«Μπορείτε να προμηθευτείτε τα χημικά δομικά στοιχεία για τα πλαστικά από φυτικά απόβλητα όπως πριονίδι, στάχυα καλαμποκιού ή μίσχοι λιναριού. Τα βιοπλαστικά που προκύπτουν είναι μια εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά πλαστικά που κατασκευάζονται από πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Σε κάθε περίπτωση, η μετάβαση έχει ήδη ξεκινήσει», υποστηρίζει ο καθηγητής Bert Sels στο Πανεπιστήμιο KU Leuven.
«Δράσεις όπως ένας μήνας χωρίς πλαστικά ή μια εκστρατεία κατά των πλαστικών αποβλήτων που ρυπαίνουν τους ωκεανούς μας, μας υπενθυμίζουν τακτικά ότι όλοι χρησιμοποιούμε πλαστικά σε τεράστια κλίμακα. Τα βιοπλαστικά συχνά προβάλλονται ως πιθανή λύση. Ενώ τα συνηθισμένα πλαστικά παράγονται από πετρέλαιο, τα βιοπλαστικά παράγονται από βιομάζα. Αυτή η βιομάζα μπορεί να περιλαμβάνει από canola και ζαχαρότευτλα μέχρι κοπριά, άχυρο, κατακάθια καφέ, φλούδες πατάτας και φύκια».
Ο καθηγητής Sels, ο οποίος ερευνά τα βιοπλαστικά, προσθέτει μια υποσημείωση: «Πλαστικό με βάση βιολογικές πρώτες ύλες δε σημαίνει απαραίτητα βιοαποικοδομήσιμο -ή βιολογικά αποικοδομήσιμο- ή όπως συνηθέστερα λέγεται, κομποστοποιήσιμο. Επομένως, δεν πρόκειται μόνο για, ας πούμε, το PLA (πολυγαλακτικό οξύ), ένα βιοπλαστικό που βρίσκεται σε κομποστοποιήσιμα κύπελλα ή σε μεμβράνη που χρησιμοποιείται για τη συσκευασία λαχανικών, μεταξύ άλλων. Δεν είναι επίσης δυνατό να γίνουν όλα τα πλαστικά βιοαποδομήσιμα. Σκεφτείτε τον αγωγό αποχέτευσης της τουαλέτας σας.»
Πριονίδι και άχυρο
Τα βιοπλαστικά έχουν την ίδια χημική δομή με τα παραδοσιακά πλαστικά. η διαφορά είναι ότι οι απαραίτητες πρώτες ύλες προέρχονται από βιομάζα αντί από πετρέλαιο. «Η μερίδα του λέοντος όλων των ορυκτών πρώτων υλών που χρησιμοποιούμε χρησιμεύει ως καύσιμο, μόνο το 10-15% χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία. Ακούγεται μικρό ως ποσοστό, αλλά σε παγκόσμια κλίμακα, φυσικά, είναι ένας τεράστιος όγκος». Επομένως, αξίζει να αναζητήσουμε εναλλακτικές φιλικές προς το κλίμα. «Υπάρχει αρκετή βιομάζα για να φτιάξουμε ολόκληρη την παλέτα των απαραίτητων χημικών ουσιών. Και δε χρειάζεται να κόψουμε δέντρα, μπορούμε να δουλέψουμε με όλα τα είδη φυτικών αποβλήτων: κλαδέματα, απόβλητα ξύλου, πριονίδι, άχυρο, καλαμπόκι».
Η παρασκευή χημικών για πλαστικά από φυτικές πηγές μπορεί να φαίνεται κάπως περίεργη. «Τα συστατικά που συχνά αποτελούν αντικείμενο μελέτης είναι η κυτταρίνη -το κύριο συστατικό των φυτικών ινών, που δίνει στα φυτά το στιβαρό τους σχήμα- και η λιγνίνη -μια ουσία από το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών, η οποία λειτουργεί ως κόλλα μεταξύ των ινών. Αν κοιτάξετε τη μοριακή δομή της κυτταρίνης, για παράδειγμα, θα δείτε ισχυρές αλυσίδες άνθρακα. Χρησιμοποιώντας μια χημική διαδικασία, μπορούμε να μετατρέψουμε αυτόν τον άνθρακα σε μόρια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα στη χημική βιομηχανία. Κάνουμε ένα «πετροχημικό» προϊόν από βιομάζα. Με αυτόν τον τρόπο, γεφυρώνουμε δύο κόσμους, αυτόν της βιοοικονομίας και αυτόν των πετροχημικών».
Πολτός και λάδι
Το αποτέλεσμα αυτής της χημικής διαδικασίας είναι συνήθως ένας πολτός κυτταρίνης και ένα λάδι λιγνίνης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μιας μεγάλης γκάμας τελικών προϊόντων: «Με τον πολτό μπορείτε να φτιάξετε χαρτί, αλλά και μονωτικό υλικό ή πρόσθετα τσιμέντου. Το λάδι μπορεί αποτελέσει τη βάση για το σκληρό ημιδιαφανές πλαστικό που χρησιμοποιείται σε κόλλες, επιστρώσεις για ξύλο, πλαστικοποιητές και επιβραδυντικά φλόγας».
Με τον τρόπο αυτό, οι ερευνητές δημιουργούν τη βάση για βιοπλαστικά που μπορούν να επιτελούν την ίδια λειτουργία με τα συμβατικά πλαστικά. «Μόνο που τα βιοπλαστικά είναι ευκολότερα στην ανακύκλωση και λιγότερο τοξικά. Πρέπει ωστόσο να σκεφτούμε προσεκτικά τον κύκλο ζωής ενός προϊόντος και να μην επαναλάβουμε τα λάθη του παρελθόντος με τα πλαστικά που βασίζονται στη βιομάζα. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να εκπέμπουμε το λιγότερο δυνατόν CO2 κατά την παραγωγή και την κατασκευή πλαστικών και να φτιάχνουμε πλαστικά που θα ανακυκλώνονται ευκολότερα και θα είναι λιγότερο τοξικά. Θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη μετάβαση για να καινοτομήσουμε προς πιο βιώσιμες χημικές ουσίες και όχι απλώς να αντικαταστήσουμε τις πρώτες ύλες». Ο Sels αναφέρει το παράδειγμα των κλασικών ουσιών που προκαλούν ενδοκρινικές διαταραχές, όπως οι πλαστικοποιητές. Αυτοί θα μπορούσαν να να αντικατασταθούν από λιγότερο τοξικά προϊόντα που προέρχονται από λιγνίνη.
Σφραγίσματα δοντιών
Οι ερευνητές συνεργάζονται ήδη με οδοντιάτρους από το Department of Oral Health Sciences στο KU Leuven για να φτιάξουν ένα οδοντικό σφράγισμα από βιομάζα. «Οι εποξειδικές ρητίνες που χρησιμοποιούνται τώρα διαρκούν πολύ, αλλά περιέχουν επίσης τοξικά συστατικά. Μπορούμε να φτιάξουμε τις ίδιες ρητίνες από βιομάζα και να τις κάνουμε λιγότερο τοξικές. Παρεμπιπτόντως, αυτές οι ρητίνες χρησιμοποιούνται ευρέως - ως επικαλύψεις σε κονσέρβες, για παράδειγμα −επομένως η ανάπτυξη εναλλακτικών ρητινών θα έχει ευρύτερες εφαρμογές από τα απλά οδοντικά σφραγίσματα», συνέχισε ο Sels.
Επί του παρόντος, η έρευνα για τα βιοπλαστικά πραγματοποιείται με τη χρήση μικρών αντιδραστήρων στο εργαστήριο. «Οι ποσότητες λαδιού λιγνίνης ή πολτού κυτταρίνης που παράγουμε με αυτούς τους αντιδραστήρες είναι πολύ μικρές. Αλλά τώρα εργαζόμαστε σε έναν μεγαλύτερο αντιδραστήρα που θα μπορεί να επεξεργαστεί δέκα κιλά ξύλου σε δύο λίτρα λάδι και έξι κιλά πολτού. Αυτό θα δώσει στη βιομηχανία την ευκαιρία να μελετήσει την τεχνολογία σε μικρής κλίμακας εφαρμογές». Ο πιλοτικός αντιδραστήρας κατασκευάζεται στο TRANSfarm, το νέο πειραματικό αγρόκτημα του KU Leuven, όπου διεξάγεται επίσης έρευνα σε καλλιέργειες και ζώα. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να είναι ακριβώς στην πηγή όταν πρόκειται για βιομάζα.
«Είναι σημαντικό να περάσουμε από το εργαστήριο στην πραγματική κατάσταση. Το να αποδεικνύεται ότι κάτι μπορεί να γίνει είναι ένα πράγμα. Η εφαρμογή του σε βιομηχανική κλίμακα είναι εντελώς άλλο πράγμα. Ένα παράδειγμα: η χημική βιομηχανία έχει συνηθίσει να εργάζεται με αέρια και υγρά σε αντιδραστήρες. Τι μπορεί να γίνει λοιπόν όταν χρησιμοποιείται ένα στερεό, όπως η βιομάζα; Πρέπει να επανασχεδιαστεί όλη η παραγωγική αλυσίδα. Και όλος αυτός ο επανασχεδιασμός πρέπει να έχει ως αποτέλεσμα όσο το δυνατόν λιγότερες εκπομπές CO2. Θέλουμε να γεφυρώσουμε το χάσμα γνώσης, σε συνεργασία με αρκετούς εταίρους, τόσο από τον τομέα της βιομάζας όσο και από τη χημική βιομηχανία. Πολλές εταιρείες συνειδητοποιούν ότι είναι ώρα για αλλαγή. Ο ρόλος μας ως πανεπιστήμιο είναι να δείξουμε τι μπορεί να γίνει και με ποιόν τρόπο», καταλήγει ο Sels.
Με πληροφορίες από kuleuven.be
