Przekształcanie bioodpadów miejskich w biodegradowalne tworzywa sztuczne
W zakładach pilotażowych we Włoszech i w Portugalii, które zostały utworzone dzięki pomocy z funduszy UE, wyprodukowano biodegradowalny biopolimer z odpadów, który może być wykorzystany do produkcji biotworzyw sztucznych. „Otrzymany w tym procesie nowy polimer można przekształcić w produkty do różnych zastosowań wykorzystując typowe techniki przetwarzania tworzyw sztucznych”, mówi Mauro Majone, koordynator projektu RES URBIS(odnośnik otworzy się w nowym oknie), profesor inżynierii chemicznej Uniwersytetu Rzymskiego „La Sapienza”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Niektóre kultury mikrobiologiczne pod wpływem stresu wytwarzają ten typ polimeru wewnątrz komórek. „Pod wpływem stresu wywołanego okresowym karmieniem komórek i wynikającymi z tego naprzemiennymi okresami dostatku i głodu, mikroorganizmy obierają strategię przechowywania pokarmu pod postacią grudki polimeru wewnątrz siebie”, wyjaśnia Majone. Biopolimer ten, znany jako polihydroksyalkanian lub PHA, „zwiększa wartość odpadów, a jednocześnie wytwarza tworzywa sztuczne nieropopochodne, które ulegają biodegradacji i mogą zastąpić obecne ropopochodne tworzywa sztuczne”, dodaje uczony. Obecnie polimery te są produkowane z upraw przy użyciu czystych kultur, a sam proces jest kosztowny. Zespół opracował jednak nowatorski proces wykorzystujący osady ściekowe, które są dostępne w dużych ilościach. Przetestowano kilka rodzajów tworzyw sztucznych stosowanych do produkcji opakowań i materiałów trwałych. „Wyprodukowaliśmy folie opakowaniowe i prototyp sztywnego plastikowego uchwytu, do którego wytworzenia potrzeba jedynie niewielkiej ilości polimeru i który może być stosowany w pudłach transportowych. Jednak każde inne sztywne tworzywo sztuczne może być wytwarzane w ten sposób”, mówi Majone. Zespół projektu odkrył też, że folia PHA jest lepka i może być stosowana w opakowaniach wielowarstwowych. „Folie wielowarstwowe zazwyczaj należy powlec cienką warstwą kleju, często zawierającego poliuretany, które są polimerami na bazie ropy i nie ulegają biodegradacji. Teraz można je zastąpić opartym na biosurowcach, odnawialnym, wielofunkcyjnym polimerem”, mówi Majone.
Projekty pilotażowe
W trakcie trzyletniego projektu produkcja PHA została przeskalowana z laboratorium do zakładów pilotażowych. W pilotażowej biorafinerii znajdującej się we włoskim Treviso, w pobliżu Wenecji, wykorzystuje się węgiel organiczny z sortowanych u źródła odpadów komunalnych i osadów z oczyszczalni ścieków. Prace w drugim ośrodku, mieszczącym się w Lizbonie w Portugalii, są skoncentrowane na różnych odpadach organicznych z przetwórstwa żywności, w szczególności dostępnych lokalnie odpadach z produkcji soków owocowych. „Proces okazał się na tyle stabilny i solidny, że można w nim przetwarzać odpady, które nie są zbyt stabilne i charakteryzują się pewną niejednorodnością i przetwarzać je na dobrej jakości polimer”, mówi Majone.
Analiza kosztów i korzyści
Aby proces był opłacalny, przetwarzanie powinno być dostosowane do lokalnych warunków, a odpady powinny pochodzić z najbliższej okolicy, aby uniknąć kosztów związanych z ich transportem. Zespół projektu przeprowadził analizę techniczno-ekonomiczną systemów gospodarki odpadami w różnych częściach Europy, w tym w Barcelonie, Kopenhadze, Lizbonie, Trento w północnych Włoszech i w Południowej Walii. „Chcieliśmy zintegrować nasze nowe rozwiązanie z istniejącą gospodarką odpadami, aby wykorzystać to, co już istnieje”, wyjaśnia Majone. Jednym z problemów regulacyjnych jest to, że zanieczyszczenia zawarte w odpadach mogą zostać przeniesione do produktu. „Zbadaliśmy ponad 100 różnych rodzajów zanieczyszczeń z trzech grup”, mówi Majone. „Nasz materiał spełnia normy regulacyjne. Nie musimy dodawać żadnych konkretnych kroków, aby usunąć zanieczyszczenia”. „Działamy w myśl zasad gospodarki o obiegu zamkniętym odnoszących się do opakowań. Tak zwane »zniesienie statusu odpadu«, oznaczające, że odpad zostaje przekształcony w nowy produkt, to spełnienie normy regulacyjnej”. Przygotowaliśmy dokumentację, aby to wykazać”, mówi koordynator. Musi ona zostać zatwierdzona w każdym kraju bezpośrednio przed komercjalizacją. Kolejnym etapem projektu będzie uruchomienie instalacji demonstracyjnej, w której będzie produkowanych kilka ton polimeru rocznie.
Słowa kluczowe
RES URBIS, polimery, biopolimery, biodegradowalne tworzywa sztuczne, ścieki, osady, folie opakowaniowe, odpady organiczne, gospodarka odpadami
