Биополимер из выбросов сточных вод
Биополимер
из выбросов сточных вод
Европейский консорциум и его проект по использованию углекислого газа, образующегося при очистке сточных вод, для производства PLGA на биологической основе.
Консорциум из 12 европейских партнеров запустил четырехлетний исследовательский проект по преобразованию сточных вод в полимеры биологического происхождения для упаковки. Аббревиатура группы, HICCUPS, является сокращением от «высокоинновационной демонстрации технологии улавливания и использования углекислого газа на биологической основе для производства сыпучих пластмасс».
Миссия проекта — разработка эффективного метода электрохимического преобразования выбросов углекислого газа из осадков водоочистки в полимолочно-гликолевую кислоту (PLGA). Конечная продукция проекта будет включать бумагу с покрытием PLGA для упаковки пищевых продуктов и формованный пластик.
PLGA, биоразлагаемый полимер, изготовленный из возобновляемого сырья, обеспечивает превосходные барьеры для воды и газов и является экологически чистой альтернативой полимерам на основе ископаемого топлива, обычно используемым в упаковке.
Проект HICCUPS стартовал в сентябре 2023 года и продлится до августа 2027 года. Он получил грант в размере 5 миллионов евро/5,44 доллара США от Horizon Europe, программы финансирования исследований и инноваций Европейского Союза.
В состав HICCUPS входят партнеры, обладающие опытом во всей цепочке создания стоимости: от улавливания биогенного углекислого газа до производства упаковочных материалов. В число партнеров входят корпорации, университеты и центры технологических исследований в семи странах: Испании, Франции, Германии, Норвегии, Нидерландах, Финляндии и Италии.
В состав консорциума входят испанские компании Acciona, Funditec и Tecnopackaging; норвежская программа Aqualung Carbon Capture и SINTEF; Итальянский университет Феррары; и финская Walki. Avantium Chemicals, базирующаяся в Нидерландах, является координатором проекта HICCUPS.
Включение в проект всей цепочки создания стоимости, в частности, переработки биополимеров в упаковку потребительских товаров, отличает этот проект от других проектов, посвященных сточным водам. Один из таких проектов в Аргентине, который прекратил работу в 2018 году, был направлен на использование ряски, выращенной в сточных водах, в качестве биомассы для биопереработки.
Многоэтапный процесс позволяет получить упаковку на биологической основе.
Первый шаг HICCUPS нацелен на инфраструктуру и включает строительство демонстрационной установки на предприятии по очистке сточных вод. «В течение второго года проекта [HICCUPS] наш партнер по проекту Aqualung установит демонстрационную установку по улавливанию CO2 на очистных сооружениях Acciona в Испании», — говорит Роберт-Ян ван Путтен, менеджер программы и старший научный сотрудник корпоративных технологий Avantium.
Цель состоит в том, чтобы масштабировать технологию, которая работала в лаборатории, до демонстрационного/пилотного масштаба около 100 кг/220 фунтов.
«Если нам это удастся, то с технологической точки зрения реалистичными временными рамками будет завершение пилотного проекта до 2030 года», — добавляет ван Путтен.
На демонстрационной установке компании Aqualung, SINTEF и Funditec будут отвечать за улавливание и очистку углекислого газа в биогазе, образующемся при очистке сточных вод. Высокоэффективная запатентованная мембранная технология Aqualung позволит отделить углекислый газ от биогаза, образующегося в результате анаэробного сбраживания ила.
«Захваченный CO2 будет отправлен в Avantium и преобразован в PLGA. Этот новый полимер на основе CO2 будет затем протестирован в рамках проекта в различных упаковочных применениях», — объясняет ван Путтен.
Avantium, используя свою технологию Volta, электрохимически преобразует углекислый газ в щавелевую кислоту, а затем восстанавливает этот продукт до гликолевой кислоты. Затем компания полимеризует гликолевую кислоту в PLGA.
Барьерные упаковочные материалы от пилотных заводов.
Walki и Tecnopackaging будут использовать свои промышленные пилотные установки для производства упаковочных материалов из PLGA Avantium, проверяя материал на его барьерные свойства для жидкости и газа, а также другие характеристики.
Walki проведет испытания экструзии и нанесения мокрого покрытия на волокнистые подложки, производя образцы мелованной бумаги и картона. Кроме того, исследователи из Университета Феррары проведут испытания на технологичность, чтобы определить оптимальные условия для покрытия бумаги PLGA.
Частью проекта станет еще несколько исследований, призванных продемонстрировать потенциал технологии HICCUPS для упаковки. Они будут включать анализ жизненного цикла, исследования биоразлагаемости и переработки, цифровые прогнозы и анализ бизнес-кейсов, проводимый такими учреждениями, как Амстердамский университет; Национальный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды Франции (INRAE); и нова-институт Германии.
В проекте, предшествующем HICCUPS, «Avantium принимала участие в проекте OCEAN, в котором рассматривались аналогичные технологии и то же семейство полимеров. … Основное отличие состоит в том, что цель проекта HICCUPS — сделать следующий шаг к применению», — говорит ван Путтен.
С точки зрения бизнеса, Avantium видит «очень высокий уровень интереса к материалам, над которыми мы работаем в рамках проекта [HICCUPS], из-за их превосходных барьерных свойств — очень важных для упаковки пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и косметики — потенциала переработки и биоразлагаемость», — добавляет он. Однако «этот уровень интереса сохранится только в том случае, если материалы будут производиться по достаточно низкой цене, чтобы их можно было реально рассматривать для массового применения».
