Citrinų žievelės, linų pluoštas – raktas į ekologiškas automobilių dalis

Įgyvendinant projektą „Barbara“ buvo sukurtos naujos aukštos kokybės pramoninės medžiagos iš žemės ūkio atliekų, taip nutiesiant kelią intensyvesnėms inovacijoms Europos bioekonomikoje.

Projekte, finansuojamame bendradarbiaunt ES ir privačiam sektoriui, žemės ūkio atliekos, įskaitant citrinų žieveles, kukurūzų krakmolą, migdolų kevalus ir granatų žieveles, buvo naudojamos kaip biopolimerų priedai, kurie aptinkami gyvuose organizmuose – pavyzdžiui augaluose – ir gali būti naudojami gamyboje.

Pasiektas rezultatas – automobilių dalių ir konstrukcinių formų prototipai, pagaminti pasitelkiant Ispanijoje įsikūrusio technologijų centro „Aitiip“ 3D spausdinimo patirtį.

„Mūsų nuomone, puikiausia yra tai, kad nelieka jokių likučių, tik ištekliai, – teigia „Aitiip“ centro tyrimų direktorė Berta Gonzalvo, koordinavusi trejus su puse metų trukusį projektą. – Sėkmingai patvirtintos automobilių dalys ir statybinės detalės įrodo, kad žiedinė ekonomika yra įmanoma ir prisideda prie neigiamo poveikio aplinkai mažinimo“.

ES skatina kurti produktus, pagamintus iš biologinės kilmės medžiagų – nes taip siekiama ne tik sumažinti atliekų kiekį, bet ir anglies dioksido išmetimą, o taip pat padidinti pramoninių prekių saugumą.

Remiantis 2022 m. spalį atliktu tyrimu, ES bioekonomika jau dešimtmetį plečiasi: 2019 m. ji pasiekė 2,4 trln. eurų ir turi tolesnių perspektyvų augti.

Turėdama didelių lūkesčių biologinės pramonės šakoms ir siekdama paskatinti mokslinius tyrimus šioje srityje, ES 2014 m. įsteigė 3,7 mlrd. eurų vertės bendrą įmonę. Vėliau, 2022 m., buvo pradėta įgyvendinti 2 mlrd. eurų vertės iniciatyva, kurios dalyviai – pradedant ūkininkais ir baigiant mokslininkais – siekia įveikti technines, reglamentavimo ir rinkos kliūtis, susijusias su biologinės kilmės produktais.

Per metus ES susidaro apie 60 mln. tonų maisto atliekų ir 26 mln. tonų plastiko atliekų. Pasak B.Ganzalvo, pramoninių medžiagų gamyba iš tokių atsinaujinančių šaltinių kaip atliekos taps vis svarbesnė, o tokie projektai kaip BARBARA yra tik pradžia.

Kai 2017 m. prasidėjo projektas „Barbara“, spausdinant 3D formatu buvo galima naudoti tik vieną biopolimerą. Naudojant pramoninės biotechnologijos, nanotechnologijų ir pažangių gamybos technologijų derinį, projektas padidino biologinių medžiagų skaičių.

Buvo išrasti nauji junginių išgavimo ir naudojimo procesai – pavyzdžiui natūralių dažiklių, biomedžiagų, fiksuojančių dažus, antimikrobinių medžiagų ir eterinių aliejų iš granatų, citrinų, migdolų kevalų ir kukurūzų.

„Barbara“ sukūrė aštuonias medžiagas, kurių sudėtyje yra granatų ir citrinų pigmentų, granatų biomedžiagų, citrinų kvapiųjų medžiagų bei migdolų kevalų, kurias galima naudoti vietoj esamo plastiko. Naujų medžiagų atsiradimas lėmė skirtingas spalvas, aromatus, tekstūras ir antimikrobines savybes.

11 partnerių taip pat atspausdino automobilių pramonei skirtus durelių apdailos ir prietaisų skydelio fasado prototipus bei santvarų jungčių formą, skirtą statybų sektoriui. Naujosios medžiagos pasižymi geresnėmis mechaninėmis, šiluminėmis ir net estetinėmis savybėmis – todėl jos gali būti naudojamos galutinio produkto kokybei pagerinti, netgi suteikiant spalvą ar kvapą.

Nors projektas baigėsi, dalyviai tikisi, kad per ateinančius ketverius penkerius metus technologiją bus galima perkelti į demonstracinį etapą. Taip atsirastų galimybių didelės apimties gamybai.

Pasaulinė biopolimerų pramonė auga 6 proc. per metus, o Europos sektorius kasmet plečiasi 30 proc., todėl Gonzalvo teigė, kad ES turi puikių galimybių pirmauti. „Esame vienu žingsniu arčiau tikros žiedinės ekonomikos, – teigia B. Gonzalvo. – Atliekos gali būti ne tik atliekos, bet ir ištekliai“.

Daug vilčių teikia ir mokslinių tyrimų perspektyvos plastiko srityje. Europos Komisijos duomenimis, 2020 m. Europoje tik 14 proc. plastiko atliekų buvo perdirbta šalių viduje. Likusieji 86 proc. buvo sudeginti, išmesti į sąvartynus bei šiukšlynus arba eksportuoti. Šie skaičiai pabrėžia būtinybę sukurti tvaresnę sistemą.

Kadangi vidutinės trukmės laikotarpiu plastiko gamyba tik didės, dar svarbiau mažinti jo poveikį aplinkai. Projektas „Ecoxy“, finansuojamas pagal tą pačią viešojo ir privačiojo sektorių partnerystę kaip ir „Barbara“, ieškojo biologinių alternatyvų plastikui, žinomam kaip „pluoštu armuotas termoreaktyvusis kompozitas“ – arba trumpiau FRTC.

Nors FRTC yra lengvi ir tvirti, jų ekologiškumo rodikliai yra nepakankami. Be to, kad jie gaunami iš iškastinio kuro, jų negalima perdirbti ir jie dažnai gaminami iš toksiškų medžiagų, įskaitant endokrininę sistemą ardantį cheminį junginį bisfenolį A.

„Plaušu armuoti kompozitai naudojami vis dažniau, todėl šie biologiniai kompozitai turėtų juos pakeisti visose srityse, kuriose jie naudojami,“ – teigia „Ecoxy“ koordinavusio Ispanijos instituto „Cidetec“ tyrėja Aratz Genua.

Projekte, kuris buvo vykdomas kartu su „Barbara“, dalyvavo dvylikos mokslinių tyrimų ir pramonės partnerių iš visos Europos konsorciumas. Tyrėjai rėmėsi medžiagomis, kurias laikė atitinkančiomis tris „P“: perdirbamos, pertvarkomos ir pataisomos. Nors šias 3P medžiagas „Cidetec“ jau buvo užpatentavusi, jos turėjo trūkumų.

„Sukūrėme tvaresnių medžiagų, tačiau vis dar dirbome su produktais, gautais iš naftos, o dažniausiai naudojamas produktas gautas iš bisfenolio A, – aiškina A.Genua. – Turėjome galimybę žengti žingsnį į priekį ir naudodami biologines atliekas, padaryti jas dar tvaresnes biologiniams FRTC gaminti“.

Konsorciumas atkreipė dėmesį į ligniną, gaunamą iš medienos ir augalų pluošto. Gaminant demonstracinį modelį, šiuo atveju – automobilio galinės sėdynės plokštę, jam sustiprinti buvo naudojama biologinė derva iš lignino su linų pluoštu.

„Galimybė padidinti mastą ir pagaminti demonstracinį modelį buvo tikrai puiki, – teigia. A.Genua. – Pradėjome nuo nedidelių medžiagų kiekių ir įrodėme, kad juos galima naudoti vidutiniu mastu“.

Pasako jos, tikrasis iššūkis buvo užtikrinti, kad naujoji medžiaga pasižymėtų panašiomis savybėmis kaip ir šiuo metu naudojamos medžiagos. A.Genua teigimu, biologinės dervos pasižymėjo labai geromis savybėmis, prilygstančiomis iškastinio kuro dervoms. Tačiau linų pluošto stiprumą dar galima tobulinti.

Ateityje atliekant mokslinius tyrimus būtų galima ištirti biologinių anglies pluoštų, taip pat išgaunamų iš lignino, panaudojimą. „Toliau kursime ir optimizuosime įvairioms reikmėms skirtas biologines 3P dervas,“ – sako A.Genua.

Pavyzdžiui, pagal ES finansuojamą „Bio-Uptake“ projektą kuriamos statybų pramonei skirtos lubų plokštės. „Tokiais atvejais bus naudojamas ne tik linų pluoštas, bet ir biologinis anglies pluoštas,“ – pasakoja instituto „Cidetec“ tyrėja.

Trumpalaikėje perspektyvoje naujosios medžiagos yra palankesnės darbuotojų, dirbančių su jomis gamybos metu, sveikatai. Ilgalaikėje perspektyvoje dėl sumažėjusio atliekų kiekio tai neabejotinai bus naudinga ir aplinkai.

„Barbara“

„Ecoxy“

Bendroji įmonė „Circular Bio-based Europe“

ES finansuojami bioekonomikos moksliniai tyrimai ir inovacijos