Zrównoważona produkcja polimerów przemysłowych z ligniny Wśród wielu problemów towarzyszących użyciu tworzyw sztucznych można wymienić to, że są one produkowane z zasobów kopalnych. Unijny zespół opracował zrównoważoną alternatywę, która rośnie na drzewach. Zmiana klimatu i środowisko Technologie przemysłowe © pangcom, Shutterstock Lignina jest naturalnym polimerem występującym w większości roślin. Ponieważ jedną z jej głównych funkcji jest nadanie sztywności, sztywne rośliny, takie jak drzewa, zazwyczaj zawierają jej duże ilości. Ludzie nigdy nie doceniali wartości ligniny. Jest to produkt uboczny powstający przy produkcji wysokiej jakości papieru. W wyniku procesów rozwłókniania w Europie rocznie gromadzi się około 17 milionów ton niepotrzebnej nikomu ligniny. Większość jest spalana, a około 2 % z niej wykorzystuje się do innych celów handlowych o niskiej wartości. W rzeczywistości ligninę można jednak wykorzystać w opłacalny sposób. Może posłużyć za materiał wyjściowy niektórych produktów polimerowych, które obecnie wytwarzane są z ropy naftowej. Lignina dostępna jest też w wystarczająco dużych ilościach, aby zastąpić ten surowiec. Daje to obiecujące możliwości w zakresie zrównoważonego rozwoju, zgodne z europejskimi celami dotyczącymi wydajności. Od ligniny po włókno węglowe W ramach finansowanego ze środków UE projektu EUCALIVA opracowano i zademonstrowano nowe metody przetwarzania surowej ligniny w materiały macierzyste innych produktów. Należą do nich włókna węglowe, elastyczne folie przeznaczone do produkcji tekstyliów i inteligentnych tkanin, a także włóknina i jej pochodne. Naukowcy przeprowadzili demonstrację i walidację obiektu produkcyjnego na skalę pilotażową. Projekt EUCALIVA otrzymał finansowanie w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, które jest formą partnerstwa publiczno-prywatnego między UE a sektorem przemysłowym. Proces EUCALIVA polega na odzyskiwaniu ligniny z czarnego ługu. Jest to produkt uboczny procesu siarczanowego, który służy do usuwania ligniny z pulpy drzewnej. „Skupiliśmy się na trzech podstawowych aspektach przygotowania ligniny”, wyjaśnia Nuria Valdés Mediavilla, kierowniczka projektu. „Zoptymalizowaliśmy procesy oddzielania i przygotowania ligniny oraz produkcji włókien na jej bazie. Opracowaliśmy wydajne i szybsze sposoby termostabilizacji. Stworzyliśmy także włókna węglowe i inne materiały na bazie węgla o ulepszonych właściwościach”. Dzięki poprawie właściwości mechanicznych włókien węglowych mogą one zastąpić szkło w zastosowaniach konstrukcyjnych, takich jak kompozyty wzmacniane włóknami, a także posłużyć do innych zastosowań funkcjonalnych. W ramach procesu EUCALIVA wykorzystywana jest pulpa uzyskana z eukaliptusa gałkowego. Jest to idealny gatunek drzewa na plantacje, rośnie wysoko, w linii prostej, a do tego tak szybko, że jego cykl zbioru wynosi 9–14 lat. Powinna jednak istnieć możliwość przystosowania techniki ekstrakcji ligniny do innych gatunków. Projekt rozpoczął się od poziomu gotowości technologicznej 4–5, co oznacza, że technologia przeszła walidację. Dzięki pracy naukowców projekt osiągnął poziom gotowości technologicznej 7. Zademonstrowali oni prototyp systemu w środowisku operacyjnym. W obiekcie pilotażowym wyprodukowano materiały do przetestowania przez użytkowników przemysłowych. Elektrody do noszenia na ciele i instalowane w ubraniach Do testów wykorzystano rozciągliwy materiał, na który nadrukowano zminiaturyzowany obwód. Elektrody nie powodują dyskomfortu w kontakcie z ludzką skórą, na której monitorują i określają ilościowo kluczowe biomarkery ludzkiego potu. Zespół zademonstrował również połączenie rozciągliwych elektrod z ochronną odzieżą roboczą i rękawicami. Elektrody działały bez zarzutu podczas powtarzających się cykli rozciągania. Wykazało to potencjał elektrod instalowanych w ubraniach i służących do monitorowania stanu zdrowia użytkownika. Możliwe powinno być również wiele innych zastosowań. Przykładowo zespół pracuje nad stworzeniem porowatej maty z włókien węglowych na bazie ligniny. „Na razie”, dodaje Valdés Mediavilla, „każdy z naszych partnerów będzie rozwijał technologię konwersji ligniny w innym kierunku. Niektórzy będą rozwijać zastosowania biosensorów, inni będą poszukiwać sposobów na produkcję nowych materiałów. Żadne z powyższych rozwiązań nie jest jeszcze gotowe do komercjalizacji”. Wkrótce jednak lignina zastąpi kopalne źródła w wielu materiałach na bazie polimerów. Słowa kluczowe EUCALIVA, lignina, polimer, włókno węglowe, eukaliptus, drewno, elektrody rozciągliwe, biosensor, monitorowanie stanu zdrowia, tkanina z węgla aktywnego
