Odpady z rolnictwa pomagają w przejściu na nową gospodarkę bezodpadową
Powstanie społeczeństwa bezodpadowego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (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.
