Η φλούδα λεμονιού, οι ίνες λιναριού κρατούν κλειδιά για οικολογικά ανταλλακτικά αυτοκινήτων
Σκεφτείτε τη βιομηχανία αυτοκινήτων ή κατασκευών και φλούδα λεμονιού, άμυλο καλαμποκιού και κοχύλια αμυγδάλου δύσκολα σας έρχονται στο μυαλό. Ωστόσο, οι κατασκευαστές μπορεί να βασίζονται όλο και περισσότερο σε τέτοιες πρώτες ύλες, καθώς η Ευρώπη επιδιώκει να μειώσει τα απόβλητα – τόσο από τη γεωργία όσο και από τα πλαστικά.
Νέα βιομηχανικά υλικά υψηλής απόδοσης από αγροτικά απόβλητα προέκυψαν από το έργο BARBARA , υποδεικνύοντας τον δρόμο προς την ενισχυμένη καινοτομία στην ευρωπαϊκή βιοοικονομία.
Γίνεται κυκλικός
Χρηματοδοτούμενο σε συνεργασία μεταξύ της ΕΕ και του ιδιωτικού τομέα, το έργο χρησιμοποίησε γεωργικά υπολείμματα όπως φλούδα λεμονιού, άμυλο καλαμποκιού, κελύφη αμυγδάλου και φλούδες ροδιού ως πρόσθετα για βιοπολυμερή, τα οποία υπάρχουν σε ζωντανούς οργανισμούς όπως τα φυτά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη μεταποίηση.
Το αποτέλεσμα: πρωτότυπα ανταλλακτικών αυτοκινήτων και καλούπια κατασκευής που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνογνωσία της τρισδιάστατης εκτύπωσης του Aitiip Technology Centre με έδρα την Ισπανία.
«Το πιο συναρπαστικό από την άποψή μας είναι ότι δεν υπάρχουν υπολείμματα, μόνο πόροι», είπε η Berta Gonzalvo, διευθύντρια έρευνας στο Aitiip, που συντόνισε το έργο τριάμισι ετών. «Τα κομμάτια αυτοκινήτων και κατασκευών έχουν επικυρωθεί με επιτυχία, αποδεικνύοντας ότι είναι δυνατή μια κυκλική οικονομία και συμβάλλοντας στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.»
Η ΕΕ ενθαρρύνει την ανάπτυξη προϊόντων που προέρχονται από υλικά βιολογικής προέλευσης, μέρος μιας ώθησης όχι μόνο για τον περιορισμό των αποβλήτων αλλά και για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και για την ασφάλεια των βιομηχανικών αγαθών.
"Τα απόβλητα μπορούν να αποτελέσουν πόρο.
Η βιοοικονομία της ΕΕ επεκτείνεται εδώ και μια δεκαετία, φθάνοντας τα 2,4 τρισεκατομμύρια ευρώ το 2019 και έχει περαιτέρω προοπτικές ανάπτυξης, σύμφωνα με μελέτη του Οκτωβρίου 2022.
Σε ένδειξη των υψηλών προσδοκιών για τις βιομηχανίες που βασίζονται σε βιολογικά προϊόντα, η ΕΕ το 2014 ίδρυσε μια κοινή επιχείρηση 3,7 δισεκατομμυρίων ευρώ μαζί τους για την τόνωση της έρευνας στον τομέα αυτό. Ακολούθησε το 2022 μια πρωτοβουλία 2 δισεκατομμυρίων ευρώ με παίκτες που κυμαίνονται από αγρότες έως επιστήμονες για να ξεπεραστούν τα τεχνικά, ρυθμιστικά εμπόδια και τα εμπόδια στην αγορά για τα βιολογικά προϊόντα.
Η ΕΕ παράγει περίπου 60 εκατομμύρια τόνους απορριμμάτων τροφίμων και 26 εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων ετησίως.
Η κατασκευή βιομηχανικών υλικών από ανανεώσιμες πηγές, συμπεριλαμβανομένων των απορριμμάτων, πρόκειται να γίνει όλο και πιο σημαντική και έργα όπως το BARBARA είναι μόνο η αρχή, σύμφωνα με τον Gonzalvo.
Όταν ξεκίνησε το BARBARA το 2017, μόνο ένα βιοπολυμερές ήταν διαθέσιμο για τρισδιάστατη εκτύπωση. Το έργο αύξησε τον αριθμό των βιολογικών υλικών χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό βιομηχανικής βιοτεχνολογίας, νανοτεχνολογίας και προηγμένων τεχνολογιών παραγωγής.
Ανακάλυψε νέες διεργασίες για την εκχύλιση και τη χρήση ενώσεων όπως φυσικές βαφές, βιοσυντονιστικά που σταθεροποιούν βαφές, αντιμικροβιακά και αιθέρια έλαια από ρόδι, λεμόνι, κελύφη αμυγδάλου και καλαμπόκι.
Πόρτες και ταμπλό
Η BARBARA δημιούργησε οκτώ υλικά που περιείχαν χρωστική ουσία ρόδι και λεμόνι, βιοοργανιστικά συστατικά ροδιού, άρωμα λεμονιού και κέλυφος αμυγδάλου που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν αντί για υπάρχοντα πλαστικά. Τα νέα υλικά οδήγησαν σε διαφορετικά χρώματα, αρώματα, υφές και αντιμικροβιακές ιδιότητες.
Οι 11 συνεργάτες εκτύπωσαν επίσης πρωτότυπα διακοσμητικά για τις πόρτες και μια όψη του ταμπλό για την αυτοκινητοβιομηχανία καθώς και ένα καλούπι για αρμούς ζευκτών για τον κατασκευαστικό τομέα.
Τα νέα υλικά έχουν καλύτερες μηχανικές, θερμικές και ακόμη και αισθητικές ιδιότητες.
Ως αποτέλεσμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ποιότητας του τελικού υλικού, ακόμη και προσθέτοντας χρώμα ή άρωμα.
Ενώ το έργο έχει τελειώσει, οι συμμετέχοντες ελπίζουν ότι η τεχνολογία μπορεί να προχωρήσει στη φάση επίδειξης μέσα στα επόμενα τέσσερα έως πέντε χρόνια. Αυτό θα έδειχνε τις δυνατότητες για παραγωγή μεγάλου όγκου.
Με την παγκόσμια βιομηχανία βιοπολυμερών να αυξάνεται 6% ετησίως και τον ευρωπαϊκό τομέα να επεκτείνεται 30% ετησίως, ο Gonzalvo είπε ότι η ΕΕ βρίσκεται σε προνομιακή θέση να πρωτοστατήσει.
«Είμαστε ένα βήμα πιο κοντά σε μια πραγματική κυκλική οικονομία», είπε. «Τα απόβλητα μπορούν να είναι πόρος και όχι απλώς απόβλητα».
Πλαστικά υποκατάστατα
Στο μέτωπο των πλαστικών, οι προοπτικές της έρευνας φαίνονται επίσης ελπιδοφόρες.
"Είχαμε την ευκαιρία να κάνουμε ένα βήμα παραπέρα και να το κάνουμε πιο βιώσιμο.
Στην Ευρώπη , μόνο το 14% των πλαστικών απορριμμάτων ανακυκλώθηκε εγχώρια το 2020, σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Το υπόλοιπο 86% αποτεφρώθηκε, υγειονομική ταφή, σκουπίστηκε ή εξήχθη, υπογραμμίζοντας την ανάγκη δημιουργίας ενός πιο βιώσιμου συστήματος.
Καθώς η παραγωγή πλαστικών αναμένεται να αυξηθεί μεσοπρόθεσμα, η μείωση του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος είναι ακόμη πιο σημαντική.
Το έργο ECOXY , που χρηματοδοτήθηκε μέσω της ίδιας συνεργασίας δημόσιου και ιδιωτικού τομέα με το BARBARA, αναζήτησε εναλλακτικές λύσεις βιολογικής βάσης για τα πλαστικά γνωστά ως «σύνθετα θερμοσκληρυνόμενα με ίνες» ή FRTC.
Ενώ τα FRTC είναι ελαφριά και ισχυρά, τα πράσινα διαπιστευτήριά τους λείπουν. Εκτός από το ότι προέρχονται από ορυκτά καύσιμα, δεν μπορούν να ανακυκλωθούν και συχνά κατασκευάζονται από τοξικά υλικά, συμπεριλαμβανομένης μιας χημικής ένωσης που προκαλεί ενδοκρινικές διαταραχές που ονομάζεται δισφαινόλη Α.
«Τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο, επομένως αυτά τα σύνθετα με βιολογική βάση θα πρέπει να μπορούν να τα υποκαταστήσουν σε όλα τα πεδία όπου χρησιμοποιούνται», δήλωσε ο Aratz Genua, ερευνητής στο CIDETEC, ένα ισπανικό ινστιτούτο που συντόνιζε το ECOXY.
Πάνελ αυτοκινήτου πίσω καθίσματος κατασκευασμένο από βιολογικά απόβλητα. © έργο ECOXY, 2020
Τρεις Rs
Το έργο, το οποίο λειτούργησε παράλληλα με το BARBARA, περιελάμβανε μια κοινοπραξία 12 ερευνητικών και βιομηχανικών εταίρων από όλη την Ευρώπη.
Έλαβαν ως αφετηρία τα υλικά που κρίθηκε ότι συμμορφώνονται με τα τρία R: ανακυκλώσιμα, αναδιαμορφώσιμα και επισκευάσιμα. Ενώ αυτά τα υλικά 3R είχαν ήδη κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τη CIDETEC, είχαν ένα μειονέκτημα.
«Το είχαμε καταστήσει πιο βιώσιμο, αλλά εξακολουθούσαμε να δουλεύουμε με προϊόντα που προέρχονται από πετρέλαιο και το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο προέρχεται από δισφαινόλη Α», είπε ο Genua. «Είχαμε την ευκαιρία να προχωρήσουμε ένα βήμα παραπέρα και να το καταστήσουμε πιο βιώσιμο χρησιμοποιώντας βιολογικά απόβλητα για να δημιουργήσουμε FRTC που βασίζονται σε βιολογικά».
Η κοινοπραξία εξέτασε τη λιγνίνη, που προέρχεται από ξύλο και φυτικές ίνες. Χρησιμοποίησε ρητίνη βιολογικής βάσης από λιγνίνη με ίνες λιναριού ως ενίσχυση για την κατασκευή ενός επίδειξης, σε αυτή την περίπτωση το πλαίσιο του πίσω καθίσματος ενός αυτοκινήτου.
«Το να μπορείς να αναβαθμίσεις και να κατασκευάσεις έναν επίδειξη ήταν πολύ καλό», είπε ο Genua. «Ξεκινήσαμε με μικρές ποσότητες υλικών και δείξαμε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ενδιάμεση κλίμακα».
Η πραγματική πρόκληση ήταν να βεβαιωθούμε ότι το νέο υλικό θα έχει συγκρίσιμες ιδιότητες με αυτά που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Οι ρητίνες βιολογικής βάσης επέδειξαν πολύ καλές ιδιότητες, ισοδύναμες με εκείνες που προέρχονται από ορυκτά καύσιμα, σύμφωνα με την Genua. Αλλά υπάρχει χώρος για τη βελτίωση της αντοχής των ινών λίνου.
Μελλοντική εστίαση
Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να περιλαμβάνει τη διερεύνηση της χρήσης βιολογικών ινών άνθρακα, που εξάγονται επίσης από λιγνίνη.
«Θα συνεχίσουμε να εργαζόμαστε για την ανάπτυξη και τη βελτιστοποίηση ρητινών 3R βιολογικής βάσης για διαφορετικές εφαρμογές», δήλωσε ο Genua.
Για παράδειγμα, το χρηματοδοτούμενο από την ΕΕ έργο BIO-UPTAKE εργάζεται σε πάνελ οροφής για τον κατασκευαστικό κλάδο.
«Σε αυτές τις περιπτώσεις, δεν θα χρησιμοποιηθούν μόνο ίνες λιναριού αλλά και ίνες άνθρακα με βιολογική βάση», είπε ο Genua.
Βραχυπρόθεσμα, τα νέα υλικά είναι καλύτερα για την υγεία των εργαζομένων που τα χειρίζονται κατά την κατασκευή.
Μακροπρόθεσμα, το περιβάλλον θα ωφεληθεί χάρη σε μεγάλο βαθμό στη μείωση των αποβλήτων που θα προκύψει.
Η έρευνα σε αυτό το άρθρο χρηματοδοτήθηκε μέσω της Κοινής Επιχείρησης Βιομηχανιών Βιομηχανιών (BBI JU), την οποία το 2022 ακολούθησε η κοινή επιχείρηση Circular Bio-based Europe Joint Entertainment (CBE JU). Αν σας άρεσε αυτό το άρθρο, σκεφτείτε να το μοιραστείτε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης.
