Przetwarzanie odpadów z celulozowni i cukrów z biorafinerii w wartościowe produkty
Jednym z celów przyświecających współczesnym celulozowniom jest wykorzystanie wszystkich składników używanych surowców, by w ten sposób zwiększyć opłacalność swojej działalności i zarazem zmniejszyć wpływ na środowisko. Takie działania często są jednak ograniczone przez niski poziom gotowości technologicznej istniejących rozwiązań oraz konkurencję ze strony tanich paliw kopalnych. Produkty uboczne powstające w celulozowniach są bogate w hemicelulozę. Obecnie charakteryzują się one jednak niewielką wartością handlową ze względu na złożoność procesu izolacji i oczyszczania węglowodanów zawartych w tym materiale. Z drugiej strony wysoka zawartość hemicelulozy w drewnie pozwala na wytwarzanie wartościowych produktów oraz stanowi ogromny potencjał z punktu widzenia zwiększania zysków z biorafinerii. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu VEHICLE przedstawił innowacyjne metody pozwalające na efektywne wykorzystanie tych bogatych w hemicelulozę produktów ubocznych. „Zaprezentowaliśmy nowatorskie technologie optymalizacji i zwiększania wartości strumieni cukrów, które dotychczas charakteryzowały się stosunkowo niską opłacalnością”, zauważa Ed de Jong, koordynator projektu. „Naszym głównym założeniem było uzyskanie substancji chemicznych z materii roślinnej oraz surowców odnawialnych, takich jak na przykład biomasa lignocelulozowa z celulozowni i surowce niespożywcze z biorafinerii”.
Nowe elementy, materiały i produkty
Partnerzy skupieni wokół projektu skupili się na budowie nowych łańcuchów wartości w całej Europie, by pozyskiwać dzięki nim substancje chemiczne pochodzenia roślinnego na potrzeby zróżnicowanych zastosowań przemysłowych i produktów dla konsumentów. Wśród nich można wymienić między innymi materiały opakowaniowe, produkty z masy celulozowej i papieru, a także wyroby z bioplastików. Celem zespołu było zwiększenie potencjału biznesowego zarówno istniejących, jak i planowanych biorafinerii w Europie, a także innych przedsiębiorstw opartych na biogospodarce, by w sten sposób przyczynić się do dalszego rozwoju gospodarki oraz powstania nowych miejsc pracy w ramach opracowanych dzięki projektowi łańcuchów wartości. „W ramach prac wykazaliśmy możliwość zwiększania wartości dotychczas bezwartościowych strumieni cukrów w całych łańcuchach wartości biorafinerii dzięki sześciu prototypowym rozwiązaniom. Wypracowane rozwiązania obejmowały każdy etap procesu i dotyczyły różnych podmiotów, począwszy od producentów substancji chemicznych, przetwórców oraz właścicieli marek”. Jak wyjaśnia de Jong, sześć nowych materiałów i surowców pochodzenia biologicznego uzyskanych w ramach projektu obejmuje glikol monoetylenowy, glikol monopropylenowy, diole, dwukwasy, glukozon i fruktozę. Ponadto badaczom udało się uzyskać pięć nowych bioproduktów – kompostowalne bioplastiki, biologiczny glikol monoetylenowy, biologiczny glikol monopropylenowy, biopolimery nieżywnościowe i biodegradowalne poliestry biopochodne. Prace partnerów projektu zaowocowały również opracowaniem siedmiu nowych bioproduktów stworzonych z myślą o konsumentach. Mowa tutaj o biologicznym tworzywie PET do wytwarzania butelek, biopoliestry na potrzeby folii wykorzystywanej jako materiał opakowaniowy, kompostowalne bioplastiki do powlekania papieru wytłaczanego i termoformowanych wytłoczek, a także płyny zapobiegające oblodzeniu kadłubów i skrzydeł samolotów oraz płyny do wymiany ciepła pozwalające na ochronę silników i paneli fotowoltaicznych.
Niższe zużycie wody, mniej odpadów, redukcja emisji CO2
„Z punktu widzenia zużycia wody, mechanizmy przetwarzania zaprezentowane w ramach projektu VEHICLE okazały się porównywalne lub lepsze od standardowych procesów – poprawa tego parametru wyniosła od 10 % do 90 % w zależności od wariantu”, zauważa de Jong. „Redukcję odpadów osiągamy zarówno dzięki ich wykorzystaniu do pozyskiwania wartościowych produktów, jak i ograniczeniu wytwarzania odpadów organicznych z celulozowni wytwarzających 15 000 ton masy celulozowej rocznie. Co więcej, produkcja materiałów kompostowalnych i biodegradowalnych przyczyniła się do ogólnego ograniczenia wytwarzania odpadów”. Zespołowi udało się także w sposób znaczący ograniczyć emisje CO2. Jak dodaje de Jong, trzy zaprezentowane przez zespół metody przetwarzania przyczyniły się do obniżenia emisji dwutlenku węgla o 40–92 % w całym cyklu życia w porównaniu do istniejących rozwiązań biopochodnych oraz opartych na benzynie. Po opracowaniu gotowych planów wykorzystania rezultatów projektu oraz modeli biznesowych, partnerzy przygotowują się teraz do zwiększenia skali procesów. Według prognoz i przewidywań, każdy z opracowanych sposobów przetwarzania charakteryzuje się znaczącym potencjałem komercyjnym, opartym między innymi na coraz większym popycie na bioprodukty generowanym przez konsumentów. Co więcej, nowe przepisy oraz klimat polityczny w Europie również zachęcają do zastępowania produktów opartych na paliwach kopalnych, co może przynieść dodatkowe korzyści partnerom projektu.
Słowa kluczowe
VEHICLE, celulozownia, hemiceluloza, biorafineria, substancje chemiczne, biomasa lignocelulozowa
