Odpady z rolnictwa pomagają w przejściu na nową gospodarkę bezodpadową
Powstanie społeczeństwa bezodpadowego wymaga znacznie większego nacisku na zapobieganie powstawaniu odpadów. Można to osiągnąć poprzez przeprojektowanie cyklów życia zasobów w celu zachęcenia do odpowiedzialnej produkcji, konsumpcji, ponownego użycia oraz odzyskiwania produktów i opakowań. Celem jest to, aby żadne materiały odpadowe nie były składowane, spalane ani nie trafiały do oceanu czy atmosfery. Zespół finansowanego ze środków UE projektu NoAW podjął to wyzwanie, opracowując innowacyjne rozwiązania w zakresie przekształcania produktów ubocznych z rolnictwa, takich jak słoma, obornik i odpady z winnic, w wartościowe zasoby. „Przekształciliśmy niewykorzystywane wcześniej odpady z rolnictwa w bioenergię i produkty biopochodne, co przyniosło bezpośrednie korzyści dla środowiska, gospodarki i konsumentów”, mówi koordynatorka projektu Nathalie Gontard.
Nowe narzędzia na potrzeby nowych technologii
Członkowie konsorcjum wraz z interesariuszami stworzyli innowacyjne narzędzia do projektowania ekologicznego celem dokonania oceny optymalnej gospodarki odpadami z rolnictwa w skali regionalnej przy pomocy platformy NoAW Knowledge Exchange Stakeholders Platform i zastosowali je w studiach przypadków. Opracowali również technologie zastępujące produkcję tworzyw sztucznych z wykorzystaniem ropy naftowej oraz technologie do wytwarzania bioenergii, bionawozów, bioopakowań a także biocząsteczek i elementy zastępujące znaczną liczbę nieodnawialnych odpowiedników opartych na ropie naftowej. Ponadto zespół projektu NoAW przekształcił fermentację beztlenową, dojrzałą technologię przetwarzania odpadów, w dwuetapowy proces. Partnerzy projektu przeprowadzili najpierw mokrą eksplozję (ang. wet explosion, WEx) odpadów z rolnictwa w celu wstępnej obróbki materiału przed przekształceniem ligniny na jej części składowe (celuloza, hemiceluloza i lignina). W ramach WEx zastosowano termochemiczną obróbkę wstępną z dodatkiem tlenu i dekompresję eksplozyjną, którą można dostosować do dalszych procesów biokatalitycznych i mikrobiologicznych.
Redukcja emisji CO2
W wyniku dwuetapowego procesu fermentacji beztlenowej powstał biogaz składający się z wodoru, metanu i CO2, jak również lotne kwasy tłuszczowe (ang. volatile fatty acid, VFA) oraz bogaty w składniki odżywcze nawóz pofermentacyjny. Następnie naukowcy wykorzystali elektrosyntezę mikrobiologiczną do przetworzenia powstałego w wyniku fermentacji beztlenowej biogazu na biometan i biohytan do wykorzystania jako biopaliwo samochodowe lub zasilenia sieci gazu ziemnego. Partnerzy projektu poprawili również jakość mikrobiologiczną i chemiczną odpadów pofermentacyjnych, aby zapewnić ich bezpieczne wykorzystanie w formie nawozu, a tym samym przywrócić składniki odżywcze na gruntach o niewielkim potencjale obornikowym. Dzięki zastosowaniu fermentacji beztlenowej do przetworzenia obornika dostępność azotu ulega 5–20 % poprawie, co może poskutkować zmniejszeniem zużycia nawozów mineralnych o 10 %, zapewniając spadek emisji CO2 o 3–5 milionów ton rocznie. Naukowcy przeprowadzili fermentację VFA z dwuetapowego procesu fermentacji beztlenowej przy użyciu bakterii w celu wytworzenia naturalnie biodegradowalnych i nadających się do recyklingu polihydroksyalkanianów (PHA) poliestru, które mogą częściowo zastąpić tworzywa sztuczne na bazie ropy naftowej. Naukowcy poprawili właściwości PHA, stosując kompozyty z wypełniaczami lignocelulozowymi i materiały aktywne z przeciwutleniaczami z odpadów winiarskich. Jak mówi Gontard: „Zapewniając zrównoważoną alternatywę dla konwencjonalnego tworzywa sztucznego do wykorzystania w opakowaniach i innych zastosowaniach, NoAW może pomóc europejskiemu przemysłowi i społeczeństwu w osiągnięciu celów UE w zakresie energii odnawialnej i materiałów, a także w ograniczeniu globalnego ocieplenia i trwałego zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi”. Ponadto współpraca z partnerami projektu z Chin, Hong Kongu, Tajwanu oraz azjatycką platformą lustrzaną rozszerzyła zasięg projektu poza UE. Zapewni to nową wizję zgodną z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym, która może zainspirować przyszłe pokolenia rolników, agronomów i podmiotów działających w sektorze żywności do zmiany znaczenia i wykorzystania upraw. „Wypracowaliśmy kluczowe, przełomowe synergie oparte na współpracy, które, mamy nadzieję, będą dalej wykorzystywane podczas kolejnego proponowanego wspólnego projektu UE i Chin w ramach programu Horyzont Europa”, podsumowuje Gontard.
Słowa kluczowe
NoAW, odpady z rolnictwa, tworzywo sztuczne, gospodarka o obiegu zamkniętym, fermentacja beztlenowa, PHA, polihydroksyalkaniany, lotne kwasy tłuszczowe, bezodpadowe
