Jak nowe metody nagrzewania usprawniają produkcję bioproduktów
Sektor przemysłowy ma do osiągnięcia wiele celów w zakresie zrównoważonego rozwoju. Trudniejszym zadaniem jest stworzenie w oparciu o nie materiałów i procesów, które fabryki mogłyby stosować każdego dnia z przewidywalną jakością. Zespół finansowanego przez UE projektu GREEN-LOOP(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zajął się tą luką, opracowując alternatywne bioprodukty i modernizując linie produkcyjne, aby materiały te mogły być przetwarzane przy ściślejszej kontroli i mniejszym zapotrzebowaniu na zasoby. W realizowanym w ramach zadania dotyczącego technologii cyfrowych, przemysłowych i kosmicznych programu Horyzont Europa projekcie opracowano i zoptymalizowano trzy biokomponenty: panele gumowe do zastosowań wielofunkcyjnych, bioplastyczne zatyczki do butelek na olej oraz łożyska z kompozytów drzewnych do wtryskarek do tworzyw sztucznych. Oprócz tych materiałów zespół GREEN-LOOP przyjrzał się produkcji, monitorowaniu i obsłudze po zakończeniu eksploatacji, dążąc do zminimalizowania ilości odpadów i poprawy obiegu zamkniętego w każdym łańcuchu wartości.
Modernizacja linii produkcyjnych pod kątem przetwarzania materiałów pochodzenia biologicznego
Przejście od związków opartych na paliwach kopalnych do związków pochodzenia biologicznego często wymaga pokonania zasadniczego problemu: dotychczasowy sprzęt jest często zaprojektowany z myślą o przewidywalnych materiałach i stabilnych oknach przetwarzania. Zespół GREEN-LOOP skupił się na ich modernizacji, łącząc ją z monitorowaniem i cyfrową optymalizacją, tak aby obecne linie można było modyfikować, zamiast je wymieniać. Jeden z głównych wniosków dotyczył podatności podczas przetwarzania. Koordynatorzy projektu, Luis Enrique i Ignacio Fernández, wyjaśniają: „Materiały pochodzenia biologicznego są często bardziej wrażliwe na skład i warunki przetwarzania niż materiały konwencjonalne, dlatego osiągnięcie porównywalnej wytrzymałości mechanicznej lub odporności na zużycie wymaga ściślejszej kontroli i inteligentniejszego projektowania”.
Przetwarzanie z użyciem mikrofal i ultradźwięków sposobem na czystszą i wydajniejszą produkcję
Zespół GREEN-LOOP przetestował zaawansowane metody przetwarzania z zamiarem poprawy dostarczania energii. Nagrzewanie mikrofalowe zbadano pod kątem wytłaczania i formowania wtryskowego, wykorzystując modelowanie do projektowania sprzętu i wspierania bardziej równomiernego nagrzewania. Na wielu etapach wykorzystano ultradźwięki, w tym podczas ekstrakcji ligniny i dewulkanizacji gumy. Dostarczając energię bliżej miejsca, w którym jest potrzebna, podejścia te pozwalają skrócić czas przetwarzania i zmniejszyć straty ciepła. Modernizacje te mają umożliwić oszczędność energii, lepszą kontrolę procesu i możliwość obniżenia emisji. Równolegle prowadzono prace nad materiałami, w tym nad wykorzystaniem zasobów odnawialnych, takich jak korek, i biopolimerów, takie jak lignina. Dodatki są dobierane tak, aby wspierać osiągi w określonych zastosowaniach.
Projektowanie ścieżek wycofania z eksploatacji, które działają także poza laboratorium
„Ulepszenie produkcji to tylko połowa sukcesu, jeśli produkty nadal trafiają na składowiska odpadów”, mówią koordynatorzy projektu. Zespół GREEN-LOOP potraktował wycofanie z eksploatacji jako ograniczenie projektowe, a nie problem. Przyjęte przezeń podejście do zakończenia eksploatacji obejmowało pozyskiwanie, produkcję i użytkowanie, przy jednoczesnym zachowaniu możliwości ponownego wykorzystania, renowacji i recyklingu od samego początku. Ten etap okazał się trudny z powodów wykraczających poza materiałoznawstwo. Koordynatorzy projektu wyjaśniaj: „optymalizacja produkcji materiałów w całym cyklu życia ujawniła, że zarządzanie po zakończeniu eksploatacji życia jest często w praktyce najtrudniejszym etapem”. Rzeczywiste wyniki wciąż zależą od systemów zbiórki, możliwości recyklingu i koordynacji międzysektorowej. Równolegle, w przeprowadzonych w ramach projektu demonstracjach przemysłowych, wraz ze zintegrowaną oceną wydajności, kosztów i wpływu na cykl życia, podjęto również problem krytycznej bariery utrudniającej wdrożenie tych rozwiązań w przemyśle: chodzi tu o niepewność związaną z ryzykiem. Koordynatorzy projektu podkreślają, że zmniejszenie niepewności często jest ważniejsze niż stopniowe ulepszenia techniczne. Łącząc demonstracje z dowodami w całym cyklu życia, projekt GREEN-LOOP pomaga decydentom oceniać wykonalność z większą pewnością.
