Kad pomislite na automobilsku ili građevinsku industriju, kora limuna, kukuruzni škrob i ljuske badema jedva će vam pasti na pamet. Ipak, proizvođači se mogu sve više oslanjati na takve sirovine jer Europa nastoji smanjiti otpad, kako poljoprivredni tako i plastični.
Novi visokoučinkoviti industrijski materijali iz otpada s farmi proizašli su iz projekta BARBARA, ukazujući put ka ubrzanim inovacijama u europskom biogospodarstvu.
POGLEDAJTE VIDEO o mikroplastici u Jadranu:
Kružno gospodarstvo
Financiran u partnerstvu između EU-a i privatnog sektora, projekt je upotrebljavao poljoprivredne ostatke uključujući koru limuna, kukuruzni škrob, ljuske badema i kore nara kao aditive za biopolimere, koji se pojavljuju u živim organizmima poput biljaka i mogu se koristiti u proizvodnji.
Rezultat: prototipovi dijelova automobila i građevinskih kalupa izrađeni pomoću stručnosti 3D ispisa španjolskog Aitiip Technology Centre.
„Najuzbudljivija stvar s naše točke gledišta je da nema ostataka, samo resursa”, rekla je Berta Gonzalvo, direktorica istraživanja u Aitiipu, koja je koordinirala troipolgodišnji projekt. „Automobilski i građevinski dijelovi uspješno su validirani, pokazujući da je kružno gospodarstvo moguće i pridonosi smanjenju utjecaja na okoliš.”
EU potiče razvoj proizvoda dobivenih od materijala biološkog podrijetla, dio nastojanja ne samo da se smanji količina otpada, već i da se smanje emisije ugljičnog dioksida i da se industrijska roba učini sigurnijom.
Biogospodarstvo EU-a širi se već jedno desetljeće, a doseglo je 2,4 bilijuna eura u 2019. i ima daljnje izglede za rast, prema studiji iz listopada 2022.
Kao znak velikih očekivanja od bioindustrije, EU je 2014. s njima osnovao zajedničko poduzeće vrijedno 3,7 milijardi eura za poticanje istraživanja na tom području. Nakon toga je 2022. uslijedila inicijativa od 2 milijarde eura s dionicima u rasponu od farmera do znanstvenika kako bi se prevladale tehničke, regulatorne i tržišne prepreke za bioproizvode.
EU proizvodi oko 60 milijuna tona otpada od hrane i 26 milijuna tona plastičnog otpada godišnje.
Proizvodnja industrijskih materijala iz obnovljivih izvora, uključujući otpad, postat će sve važnija, a projekti poput BARBARA tek su početak, prema Gonzalvu.
Kad je projekt BARBARA započeo 2017., samo je jedan biopolimer bio dostupan za 3D ispis. Projekt je povećao broj biomaterijala upotrebom kombinacije industrijske biotehnologije, nanotehnologije i naprednih proizvodnih tehnologija.
Pojavili su se novi procesi za ekstrakciju i upotrebu spojeva kao što su prirodna bojila, biomordanti koji fiksiraju boje, antimikrobna sredstva i eterična ulja iz nara, limuna, ljuski badema i kukuruza.
Vrata i kontrolne ploče
Projekt BARBARA stvorio je osam materijala koji sadrže pigment nara i limuna, biomordante od nara, aromu limuna i ljusku badema koji se mogu upotrebljavati umjesto postojeće plastike. Novi materijali doveli su do različitih boja, aroma, tekstura i antimikrobnih svojstava.
11 partnera također je ispisalo prototip obloga vrata i armaturne ploče za automobilsku industriju, kao i kalup za spojeve nosača za građevinski sektor.
Novi materijali imaju bolja mehanička, toplinska, pa čak i estetska svojstva.
Kao rezultat toga, mogu se upotrebljavati za poboljšanje kvalitete konačnog materijala, čak i dodavanje boje ili mirisa.
Premda je projekt završio, sudionici se nadaju da će tehnologija prijeći u fazu demonstracije u sljedećih četiri do pet godina. Time bi se predstavile mogućnosti za masovnu proizvodnju.
Budući da globalna industrija biopolimera raste 6 % godišnje, a europski sektor raste 30 % godišnje, Gonzalvo tvrdi da je EU u primarnoj poziciji da postane predvodnik.
„Korak smo bliže stvarnom kružnom gospodarstvu”, kaže. „Otpad može biti resurs, a ne samo otpad.”
Zamjene za plastiku
Što se tiče plastike, izgledi za istraživanje također izgledaju obećavajuće.
U Europi, samo je 14 % plastičnog otpada reciklirano u zemlji 2020. godine, prema podacima Europske komisije. Preostalih 86 % spaljeno je, odloženo na odlagalištima, na otpad ili izvezeno, što ističe potrebu za uspostavom održivijeg sustava.
Budući da će se proizvodnja plastike srednjoročno povećati, smanjenje njezina utjecaja na okoliš još je važnije.
Projekt ECOXY, financiran kroz isto javno-privatno partnerstvo kao i projekt BARBARA, tražio je bio alternative za plastiku poznate kao „termoreaktivni kompoziti ojačani vlaknima” ili FRTC.
Dok su FRTC-ovi lagani i jaki, nedostaju im zelene vjerodajnice. Osim što su dobiveni iz fosilnih goriva, ne mogu se reciklirati i često su napravljeni od otrovnih materijala uključujući kemijski spoj bisfenol A koji ometa rad endokrinog sustava.
„Kompoziti ojačani vlaknima sve se više upotrebljavaju, tako da bi ih ovi bio kompoziti na trebali moći zamijeniti u svim područjima njihove primjene”, rekao je Aratz Genua, istraživač na CIDETEC-u, španjolskom institutu koji je koordinirao projektom ECOXY.
Tri R
Projekt, koji se odvijao paralelno s projektom BARBARA, uključivao je konzorcij od 12 istraživačkih i industrijskih partnera iz cijele Europe.
Za polazište su uzeli materijale za koje se smatra da su u skladu s tri R (recyclable, reshapable, repairable): koji se mogu reciklirati, koji se mogu ponovno oblikovati i koji se mogu popraviti. Iako je ove 3R materijale već patentirao institut CIDETEC, imali su lošu stranu.
„Učinili smo ga održivijim, ali još uvijek smo radili s proizvodima dobivenim iz nafte, a najčešće korišteni je dobiven iz bisfenola A”, rekao je Genua. „Imali smo priliku otići korak dalje i učiniti ga održivijim upotrebom biološkog otpada za stvaranje FRTC-a na biološkoj osnovi.”
Konzorcij je tražio lignin, dobiven iz drva i biljnih vlakana. Upotrebljavao je biosmolu od lignina s lanenim vlaknima kao pojačanje za proizvodnju demonstratora, u ovom slučaju ploče stražnjeg sjedala automobila.
„Mogućnost nadogradnje i proizvodnje demonstratora bila je stvarno dobra”, rekao je Genua. „Počeli smo s malim količinama materijala i dokazali smo da su oni upotrebljivi u srednjoj mjeri.”
Pravi je izazov bio osigurati da novi materijal ima usporediva svojstva s onima koji su trenutačno u upotrebi.
Biosmole pokazale su vrlo dobra svojstva, ekvivalentna onima dobivenim od fosilnih goriva, navodi Genua. No, postoji prostor za poboljšanje čvrstoće lanenih vlakana.
Fokus na budućnost
Buduća bi istraživanja mogla uključivati istraživanje upotrebe ugljičnih vlakana na biološkoj osnovi, također dobivenih iz lignina.
„Nastavit ćemo raditi na razvoju i optimizaciji 3R smola na biološkoj osnovi za različite primjene”, kaže Genua.
Na primjer, projekt BIO-UPTAKE, kojega financira EU, radi na stropnim pločama za građevinsku industriju.
„U tim slučajevima upotrebljavat će se ne samo laneno vlakno, već i bio-bazirano karbonsko vlakno”, rekao je Genua.
Kratkoročno, novi su materijali bolji za zdravlje radnika koji njima rukuju tijekom proizvodnje.
Dugoročno, okoliš će imati koristi zahvaljujući nemalom dijelu rezultirajućeg smanjenja otpada.
Autorica HELEN MASSY-BERESFORD
Istraživanje u ovom članku financirano je putem Zajedničkog poduzeća za bioindustriju (BBI JU), koje je 2022. slijedilo Zajedničko poduzeće za Europu kao kružno biogospodarstvo (CBE JU). Članak je izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Više informacija
Zajedničko poduzeće za Europu kao kružno biogospodarstvo
Biogospodarska istraživanja i inovacije koje financira EU