Pagalvoję apie automobilių arba statybų pramonę, vargu ar susimąstome apie citrinų žieveles, kukurūzų kramolą ir migdolų kevalus. Tačiau gamintojai gali vis dažniau remtis tokiomis žaliavomis, nes Europa siekia mažinti žemės ūkio ir plastiko atliekų kiekį.
Įgyvendinant projektą BARBARA buvo sukurtos naujos aukštos kokybės pramoninės medžiagos iš žemės ūkio atliekų, pagrindžiant kelią intensyvesnėms inovacijoms Europos bioekonomikoje.
Žiedinės ekonomikos link
Projekte, finansuojamame bendradarbiaunt ES ir privačiam sektoriui, žemės ūkio atliekos, įskaitant citrinų žieveles, kukurūzų krakmolą, migdolų kevalus ir granatų žieveles, buvo naudojamos kaip biopolimerų priedai, kurie aptinkami gyvuose organizmuose, pvz., augaluose, ir gali būti naudojami gamyboje.
Pasiektas rezultatas – automobilių dalių ir konstrukcinių formų prototipai, pagaminti pasitelkiant Ispanijoje įsikūrusio technologijų centro „Aitiip“ 3D spausdinimo patirtį.
„Mūsų nuomone, puikiausia yra tai, kad nelieka jokių likučių, tik ištekliai, – kalbėjo Berta Gonzalvo, „Aitiip“ centro tyrimų direktorė, koordinavusi trejus su puse metų trukusį projektą. – Sėkmingai patvirtintos automobilių dalys ir statybinės detalės įrodo, kad žiedinė ekonomika yra įmanoma ir prisideda prie neigiamo poveikio aplinkai mažinimo.“
ES skatina kurti produktus, pagamintus iš biologinės kilmės medžiagų, nes taip siekiama ne tik sumažinti atliekų kiekį, bet ir anglies dioksido išmetimą bei padidinti pramoninių prekių saugumą.
Remiantis 2022 m. spalio mėn. atliktu tyrimu, ES bioekonomika jau dešimtmetį plečiasi, 2019 m. ji pasiekė 2,4 trln. eurų ir turi tolesnių perspektyvų augti.
Turėdama didelių lūkesčių biologinės pramonės šakoms ir siekdama paskatinti mokslinius tyrimus šioje srityje, ES 2014 m. įsteigė 3,7 mlrd. eurų vertės bendrą įmonę. Vėliau, 2022 m., buvo pradėta įgyvendinti 2 mlrd. eurų vertės iniciatyva, kurios dalyviai, pradedant ūkininkais ir baigiant mokslininkais, siekia įveikti technines, reglamentavimo ir rinkos kliūtis, susijusias su biologinės kilmės produktais.
Per metus ES susidaro apie 60 mln. tonų maisto atliekų ir 26 mln. tonų plastiko atliekų.
Pasak Golvonzo, pramoninių medžiagų gamyba iš tokių atsinaujinančių šaltinių kaip atliekos taps vis svarbesnė, o tokie projektai kaip BARBARA yra tik pradžia.
Kai 2017 m. prasidėjo projektas BARBARA, spausdinant 3D formatu buvo galima naudoti tik vieną biopolimerą. Naudojant pramoninės biotechnologijos, nanotechnologijų ir pažangių gamybos technologijų derinį, projektas padidino biologinių medžiagų skaičių.
Buvo išrasti nauji junginių išgavimo ir naudojimo procesai, pavyzdžiui, natūralių dažiklių, biomedžiagų, fiksuojančių dažus, antimikrobinių medžiagų ir eterinių aliejų iš granatų, citrinų, migdolų kevalų ir kukurūzų.
Durelės ir prietaisų skydeliai
BARBARA sukūrė aštuonias medžiagas, kurių sudėtyje yra granatų ir citrinų pigmentų, granatų biomedžiagų, citrinų kvapiųjų medžiagų bei migdolų kevalų, kurias galima naudoti vietoj esamo plastiko. Naujų medžiagų atsiradimas lėmė skirtingas spalvas, aromatus, tekstūras ir antimikrobines savybes.
11 partnerių taip pat atspausdino automobilių pramonei skirtus durelių apdailos ir prietaisų skydelio fasado prototipus bei santvarų jungčių formą, skirtą statybų sektoriui.
Naujosios medžiagos pasižymi geresnėmis mechaninėmis, šiluminėmis ir net estetinėmis savybėmis.
Todėl jos gali būti naudojamos galutinio produkto kokybei pagerinti, netgi suteikiant spalvą ar kvapą.
Nors projektas baigėsi, dalyviai tikisi, kad per ateinančius ketverius penkerius metus technologiją bus galima perkelti į demonstracinį etapą. Taip atsirastų galimybių didelės apimties gamybai.
Pasaulinė biopolimerų pramonė auga 6 proc. per metus, o Europos sektorius kasmet plečiasi 30 proc., todėl Gonzalvo teigė, kad ES turi puikių galimybių pirmauti.
„Esame vienu žingsniu arčiau tikros žiedinės ekonomikos, – teigė ji. – Atliekos gali būti ne tik atliekos, bet ir ištekliai.“
Plastiko pakaitalai
Daug vilčių teikia ir mokslinių tyrimų perspektyvos plastiko srityje.
Europos Komisijos duomenimis, 2020 m. Europoje tik 14 proc. plastiko atliekų buvo perdirbta šalių viduje. Likusieji 86 % buvo sudeginti, išmesti į sąvartynus bei šiukšlynus arba eksportuoti. Šie skaičiai pabrėžia būtinybę sukurti tvaresnę sistemą.
Kadangi vidutinės trukmės laikotarpiu plastiko gamyba tik didės, dar svarbiau mažinti jo poveikį aplinkai.
ECOXY projektas, finansuojamas pagal tą pačią viešojo ir privačiojo sektorių partnerystę kaip ir BARBARA, ieškojo biologinių alternatyvų plastikui, žinomam kaip „pluoštu armuoti termoreaktyvieji kompozitai“, arba FRTC.
Nors FRTC yra lengvi ir tvirti, jų ekologiškumo rodikliai yra nepakankami. Be to, kad jie gaunami iš iškastinio kuro, jų negalima perdirbti ir jie dažnai gaminami iš toksiškų medžiagų, įskaitant endokrininę sistemą ardantį cheminį junginį bisfenolį A.
„Plaušu armuoti kompozitai naudojami vis dažniau, todėl šie biologiniai kompozitai turėtų juos pakeisti visose srityse, kuriose jie naudojami,“ – teigė ECOXY koordinavusio Ispanijos instituto CIDETEC tyrėja Aratz Genua.
Trys P
Projekte, kuris buvo vykdomas kartu su BARBARA, dalyvavo dvylikos mokslinių tyrimų ir pramonės partnerių iš visos Europos konsorciumas.
Jie rėmėsi medžiagomis, kurias laikė atitinkančiomis tris „P“: perdirbamos, pertvarkomos ir pataisomos. Nors šias 3P medžiagas CIDETEC jau buvo užpatentavusi, jos turėjo trūkumų.
„Sukūrėme tvaresnių medžiagų, tačiau vis dar dirbome su produktais, gautais iš naftos, o dažniausiai naudojamas produktas gautas iš bisfenolio A, – sakė Genua. – Turėjome galimybę žengti žingsnį į priekį ir naudodami biologines atliekas, padaryti jas dar tvaresnes biologiniams FRTC gaminti.“
Konsorciumas atkreipė dėmesį į ligniną, gaunamą iš medienos ir augalų pluošto. Gaminant demonstracinį modelį, šiuo atveju – automobilio galinės sėdynės plokštę, jam sustiprinti buvo naudojama biologinė derva iš lignino su linų pluoštu.
„Galimybė padidinti mastą ir pagaminti demonstracinį modelį buvo tikrai puiki, – teigė Genua. – Pradėjome nuo nedidelių medžiagų kiekių ir įrodėme, kad juos galima naudoti vidutiniu mastu.“
Tikrasis iššūkis buvo užtikrinti, kad naujoji medžiaga pasižymėtų panašiomis savybėmis kaip ir šiuo metu naudojamos medžiagos.
Pasak Genua, biologinės dervos pasižymėjo labai geromis savybėmis, prilygstančiomis iškastinio kuro dervoms. Tačiau linų pluošto stiprumą dar galima tobulinti.
Ateities perspektyvos
Ateityje atliekant mokslinius tyrimus būtų galima ištirti biologinių anglies pluoštų, taip pat išgaunamų iš lignino, panaudojimą.
„Toliau kursime ir optimizuosime įvairioms reikmėms skirtas biologines 3P dervas,“ – sakė Genua.
Pavyzdžiui, pagal ES finansuojamą BIO-UPTAKE projektą kuriamos statybų pramonei skirtos lubų plokštės.
„Tokiais atvejais bus naudojamas ne tik linų pluoštas, bet ir biologinis anglies pluoštas,“ – pasakojo Genua.
Trumpalaikėje perspektyvoje naujosios medžiagos yra palankesnės darbuotojų, dirbančių su jomis gamybos metu, sveikatai.
Ilgalaikėje perspektyvoje dėl sumažėjusio atliekų kiekio tai neabejotinai bus naudinga ir aplinkai.
Šiame straipsnyje pateikti moksliniai tyrimai buvo finansuojami Biologinės pramonės sektorių bendrosios įmonės (BPS BĮ), kurią 2022 m. pakeitė bendroji įmonė „Circular Bio-based Europe“ (CBE BĮ). Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.