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FP7

BRIGIT — Risultato in breve

Project ID: 311935
Finanziato nell'ambito di: FP7-KBBE
Paese: Spagna
Dominio: Industria, Energia

Dai sottoprodotti del processo di lavorazione delle paste ai biopolimeri ad alte prestazioni

La fabbricazione di paste determina inevitabilmente la produzione di sottoprodotti. Tra questi rientrano i ligninsolfonati, che registrano un’ampia gamma di applicazioni, ma anche gli zuccheri i cui effetti negativi sulla qualità dei primi hanno condotto finora a una distruzione sistematica. Ma cosa accadrebbe se ci fosse la possibilità di riutilizzare questo zucchero per produrre, ad esempio, bioplastiche?
Dai sottoprodotti del processo di lavorazione delle paste ai biopolimeri ad alte prestazioni
Si prevede che nel 2021 il mercato dei polimeri termoresistenti sarà quotato a 16,67 miliardi di dollari statunitensi, che si traduce in una crescita di circa il 40 % dal 2016. La presenza contestuale di questo mercato e di un mercato di biopolimeri, per il quale si prevede una crescita annua pari al 12 % nello stesso periodo di tempo, insieme a una svolta sociale incentrata sull’economia circolare fa scorgere all’orizzonte la nascita di un mercato dall’alto potenziale.

È tale osservazione che ha condotto probabilmente all’avvio del progetto BRIGIT, finanziato dall’UE, nell'agosto del 2012. L’iniziativa, che ha riunito 16 partner provenienti da 12 paesi diversi, mirava a sviluppare un processo con un buon rapporto costo/efficacia, ecologico e continuo per la produzione di biopolimeri a partire dai sottoprodotti dello zucchero generati durante i processi di produzione di paste al solfito. Ogni anno, circa 0,5 milioni di tonnellate di questi zuccheri vengono distrutti al fine di prevenire eventuali alterazioni della qualità dei richiestissimi ligninsolfonati.

Oltre all’utilizzo esclusivo di questo flusso di rifiuti, il progetto BRIGIT ha contribuito all’integrazione del processo nell’operazione industriale di produzione di paste esistente. Questa innovazione rende potenzialmente possibile una riduzione generale del consumo di risorse e delle emissioni di gas a effetto serra, unitamente a un notevole abbattimento dei costi operativi dovuti all’utilizzo di procedure non sterili, all’assenza di bioreattori discontinui intermedi e all’elusione del trasporto dei rifiuti.

“Il nostro obiettivo consisteva nella produzione di poli-β-idrossibutirrato (PHB) e di polibutilene succinato (PBS) a partire da questo zucchero lignocellulosico. A tal fine ci serviamo di un processo di fermentazione “in situ” e di una nuova tecnologia basata su colture per fermentazione in grado di prevenire eventuali alterazioni della qualità degli attuali ligninsolfonati,” spiega Miguel Ángel Valera, coordinatore del progetto per Aimplas in Spagna.

Prodotti high-tech per il settore dei trasporti

Questi due tipi di polimeri sono stati selezionati per un buon motivo: il PHB presenta buone proprietà termiche e meccaniche, mentre il PBS viene impiegato per il miglioramento della resilienza e della lavorabilità del PHB. La combinazione dei due materiali ha consentito ai partner del progetto BRIGIT di creare compositi per applicazioni high-tech ignifughe, specialmente per il settore dei trasporti.

“La combinazione di questi biopolimeri con tessuti naturali (lino, canapa, ecc.) ci consente di offrire un’alternativa ai pannelli sandwich tridimensionali realizzati in resine termoindurenti rinforzate con fibre continue di vetro,” spiega Valera. “I nuovi pannelli saranno riciclabili e più leggeri. Presentano ampie finestre di lavorazione, un’elevata capacità produttiva (grazie a un processo di stampaggio per compressione continuo) e un basso livello di energia incorporata rispetto ai pannelli attuali.”

Grazie alla partecipazione di FIAT e SOLARIS, i pannelli sono stati sottoposti a numerosi test dai quali sono emerse proprietà meccaniche simili a quelle dei pannelli a base di petrolio. Tuttavia, il peso e i costi elevati di questi materiali pongono problemi che il consorzio sta ancora tentando di risolvere: “La risoluzione del primo problema richiederà l’ottimizzazione della struttura dei pannelli e l’utilizzo di piccole quantità di fibre di vetro. Tuttavia, il secondo problema risulta più complesso, in ragione dei costi comparativamente bassi delle resine a base di petrolio e della necessità di impianti produttivi su vasta scala competitivi sotto il profilo economico. Purtroppo in questa fase il nostro livello di maturità tecnologica (Technology Readiness Level, TRL) era troppo basso in vista dell’implementazione nel mercato reale,” afferma Valera.

Oltre ai pannelli tridimensionali, Valera e il suo team hanno identificato vari prodotti a elevato potenziale commerciale, vale a dire: gradi di biopolimeri PHB e PBS adatti all’estrusione di lastre colate, ritardanti di fiamma basati su ligninsolfonati chimicamente modificati e produzione di pannelli sandwich attraverso un processo di stampaggio per compressione continuo.

Guardando verso il futuro

Ciononostante, il team nutre ancora la speranza di creare una fonte di zuccheri a basso costo, senza inibitori e omogenea per produrre i polimeri e gli additivi bersaglio a costi competitivi nei prossimi anni.

Di recente, Daren Labs, una società di consulenza scientifica, ha mostrato interesse nell’adattamento industriale della produzione di ligninsolfonati chimicamente modificati come ritardanti di fiamma per i biopoliesteri e altre plastiche a base di petrolio. Tale aspetto ha richiesto il sostegno dell’UE attraverso lo strumento per le PMI. Nel frattempo, altri partner sono alla ricerca di opportunità relative ai progetti DEMO allo scopo di aumentare il TRL delle tecnologie e di completare l’ottimizzazione del processo di fermentazione per aziende specializzate nella produzione alternativa di paste al solfito.

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Keywords

BRIGIT, produzione di paste al solfito, biopolimeri, bioplastiche, zucchero, PBS, PHB, pannelli sandwich, ritardante di fiamma