Wydajna metoda przekształcania heterogenicznych materiałów organicznych w biokomponenty
Gospodarka bioodpadami w Europie stała się w ciągu ostatnich dziesięcioleci sporym problemem, który stale narasta. Jeden z celów UE dotyczących recyklingu na 2025 rok zakłada, że wskaźnik przygotowanych do ponownego użycia i recyklingu odpadów komunalnych i wszystkich odpadów opakowaniowych powinien wzrosnąć do 55 %. Biorąc pod uwagę, że większość państw członkowskich ma trudności z osiągnięciem tego celu, pilnie potrzebne są rozwiązania, które można wdrożyć w krótszym czasie i po niższych kosztach. W wielu przypadkach niemożliwe jest wykorzystanie pełnego potencjału oferowanego przez bioodpady, ponieważ produkty otrzymywane przy użyciu obecnych technologii fermentacji beztlenowej lub kompostowania, takie jak kompost i biogaz, posiadają raczej niską wartość. Kompost oferuje jedynie możliwość odzysku składników odżywczych, a biogaz – odzysku energii. Chociaż biomasa jest dostępna w dużych ilościach, brakuje zintegrowanej wiedzy na temat połączonego przekształcania biomasy z większej liczby heterogenicznych źródeł w związki o wartości dodanej, co uniemożliwia osiągnięcie ekonomii skali. Dobrą wiadomość stanowi fakt, że w ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu CAFIPLA naukowcom udało się opracować zintegrowany proces obróbki wstępnej umożliwiający przekształcenie wszelkiego rodzaju materiałów organicznych – takich jak bioodpady komunalne – w komponenty na potrzeby gospodarki opartej na biomasie.
Przełomowa metoda mająca zastosowanie do różnych rodzajów bioodpadów
„Zamknięty obieg biomasy opracowany w ramach projektu CAFIPLA jest wielkim krokiem naprzód w zakresie wydajnego przetwarzania i upcyklingu materiałów pochodzących z heterogenicznych bioodpadów komunalnych, wykraczającego poza biogaz i kompost”, wyjaśnia Marie-Aline Pierrard, kierownik projektu w IDELUX Environnement, belgijskim zakładzie przetwarzania odpadów prowadzącym program pilotażowy. Ta koncepcja łączy dwa innowacyjne podejścia platformowe, platformę kwasów karboksylowych (Carboxylic Acid Platform, CAP) oraz platformę odzyskiwania włókien (Fibre Recovery Platform, FRP), tworząc zamknięty obieg biomasy pod nazwą CAFIPLA. Platforma kwasów karboksylowych służy do przekształcania łatwo rozkładających się frakcji organicznych bioodpadów w krótkołańcuchowe kwasy karboksylowe, które mogą być wykorzystywane jako prekursory do biotechnologicznej produkcji biopolimeru PHBV i białek mikrobiologicznych, a po wydłużeniu łańcucha mogą być też przekształcane w średniołańcuchowe kwasy karboksylowe, takie jak kwas kapronowy. Z pozostałej frakcji można odzyskać włókna dające ogromne możliwości zastosowania w biokompozytach lub w budownictwie.
O krok bliżej nowoczesnej zintegrowanej biorafinerii
„Najbardziej innowacyjnym aspektem projektu CAFIPLA jest możliwość przekształcania heterogenicznych strumieni bioodpadów w prekursory, które można wykorzystać w biogospodarce”, podkreśla koordynator projektu Thomas Dietrich, pracownik naukowy ośrodka TECNALIA. Co ważne, dzięki połączeniu dwóch platform udało się znacznie udoskonalić proces wstępnej obróbki biomasy. Z kolei zaletą platformy kwasów karboksylowych jest wykorzystanie procesu ciemnej fermentacji, który można łatwo zintegrować z istniejącymi procesami przetwarzania bioodpadów, takimi jak fermentacja beztlenowa i kompostowanie, co prowadzi do wydajnego upcyklingu materiałów zgodnie z wymogami biogospodarki o obiegu zamkniętym. „Idealnym miejscem wdrożenia wyników projektu CAFIPLA są już istniejące instalacje fermentacji beztlenowej, ponieważ w ich przypadku dysponujemy gotowym zapleczem logistycznym związanym z przetwarzaniem biomasy oraz podstawową wiedzą potrzebną do obsługi platformy”, zaznacza Dietrich. „Wśród kolejnych zaplanowanych działań jest dalsze skalowanie obu platform, tak by osiągnęły 7. poziom gotowości technologicznej, a także zwiększenie dostaw półproduktów, takich jak krótkołańcuchowe kwasy karboksylowe i włókna, dla zainteresowanych podmiotów przemysłowych, co pozwoli na rozwój możliwości zastosowania, zwiększając w ten sposób popyt na nasze prekursory stosowane w biogospodarce”. Opracowane w ramach projektu wytyczne dotyczące wdrażania zapewniają cenny wgląd w technologię CAFIPLA, skupiając się również na kluczowych czynnikach związanych z nową metodą waloryzacji bioodpadów na poziomie regionalnym. Zespół koncentruje się obecnie na rozpowszechnianiu swoich wyników nieobjętych klauzulą tajności oraz kontaktach z zainteresowanymi stronami w celu wymiany wiedzy i opracowania modeli biznesowych, które przedstawiają korzyści ekonomiczne oferowane przez wdrożenie strategii obróbki wstępnej opracowanej w projekcie CAFIPLA.
Słowa kluczowe
CAFIPLA, bioodpady, biomasa, obróbka wstępna, komponenty, fermentacja beztlenowa, kwasy karboksylowe, upcykling, bioodpady komunalne