Dążenie do zamknięcia obiegu w gospodarce tworzywami sztucznymi
Nie bez powodu zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi stało się obecnie tak palącą kwestią. Dane pokazują, że ponad 98 % plastiku jest obecnie produkowane ze źródeł nieodnawialnych, a nawet te tworzywa, które są pochodzenia biologicznego, nie wszystkie nadają się do recyklingu lub ulegają biodegradacji. Rodzi to liczne problemy z gospodarką odpadami i prowadzi do poważnych szkód dla środowiska, zwłaszcza z uwagi na obecność w plastikowych opakowaniach dwóch powszechnie stosowanych do ich produkcji szkodliwych związków: polietylenu i politereftalanu etylenu (PET). Zespołowi finansowanego przez Unię Europejską projektu upPE-T, już od momentu jego uruchomienia w 2020 roku, przyświecał jeden cel – rozwiązanie powyższego problemu za pomocą procesów umożliwiających przekształcenie odpadów opakowaniowych zawierających polietylen i PET w bioplastik, który można następnie wykorzystać do produkcji biodegradowalnych opakowań. Jak czytamy w artykule opublikowanym niedawno na stronie serwisu „Innovation News Network”, partnerom skupionym wokół projektu upPE-T udało się stworzyć łańcuch wartości dla upcyklingu odpadów opakowaniowych z tworzyw sztucznych. Co istotne, nowy łańcuch wartości jest zgodny z kryteriami gospodarki o obiegu zamkniętym. Oznacza to, że obejmuje on „procesy biotechnologiczne połączone ze sobą w zamkniętej pętli, prowadzące od odpadów do produktów o wysokiej wartości, w których nie powstają odpady i które wykorzystują surowce wtórne”. Proces upcyklingu opracowany w ramach projektu upPE-T składa się z dwóch etapów: wstępnej obróbki odpadów polimerowych i inżynierii enzymatycznej. W związku z tym część partnerów biorących udział w projekcie zajęła się opracowaniem procesów obróbki wstępnej, które zwiększają podatność odpadów polietylenowych i PET na działanie enzymów. Jednocześnie inni partnerzy projektu koncentrowali się na poszukiwaniu nowych enzymów, które stanowią lepsze katalizatory i są bardziej stabilne termicznie, a co za tym idzie mogą zwiększyć wydajność obecnie stosowanych enzymów.
Optymalizacja i zwiększenie skali
„Aby ocenić aktywność degradacyjną enzymów, ich różne nowe warianty były klonowane, wytwarzane, oczyszczane, a następnie badane w skali laboratoryjnej”, czytamy w artykule. „Najlepszą strategią osiągnięcia docelowej wydajności procesów degradacji polimerów okazał się oparty na synergii kaskadowy proces degradacji z udziałem kilku enzymów”. Niemiecki partner projektu pracuje nad rozwiązaniem, które mogłoby przybliżyć możliwość stosowania procesu upcyklingu enzymatycznego na skalę przemysłową. Ważna część tych prac jest poświęcona odzyskiwaniu produktów ubocznych, a ich ostatecznym celem jest osiągnięcie wskaźnika recyrkulacji wody i odzyskiwania enzymów sięgającego 100 %. Taki rezultat przyczyni się do obniżenia kosztów i zmniejszenia ogólnego wpływu na środowisko. W ramach nowego procesu produkty powstałe w wyniku enzymatycznej degradacji polietylenu i PET będą następnie przekształcane w surowce wtórne na potrzeby produkcji i zielonej ekstrakcji poli(3-hydroksymaślanu-co-3-hydroksywalerianianu), polimeru powszechnie znanego jako PHBV. „Obecnie zwiększamy skalę procesu fermentacji na potrzeby wytwarzania proszku PHBV”, donoszą autorzy artykułu. Hiszpańscy partnerzy projektu pracują z kolei nad stworzeniem fabryki komórkowej do produkcji PHBV z odpadów przemysłowych i surowców wtórnych przy użyciu halofilnych mikroorganizmów o nazwie Haloferax mediterranei. „W poszukiwaniu źródła węgla i azotu na potrzeby produkcji PHBV przez drobnoustroje H. mediterranei przetestowane zostały dwa różne rodzaje odpadów – biomasa uzyskana w drodze biokonwersji kwasu tereftalowego (TPA), będącego produktem rozkładu odpadów PET, oraz bogate w cukier odpady z przemysłu cukierniczego”. Partnerzy koncentrują się również na opracowaniu biodegradowalnych mieszanek zawierających PHBV produkowanych w fabryce komórkowej działającej w ramach projektu upPE-T. Zaletą tego materiału w porównaniu z innymi biodegradowalnymi polimerami jest fakt, że nie jest syntetyczny, a dodatkowo ulega biodegradacji w glebie i w słodkiej lub morskiej wodzie. Wśród innych zadań stojących przed uczestnikami projektu są między innymi badania dotyczące tego, w jaki sposób dodanie PHBV do innych ulegających biodegradacji tworzyw wpływa na ich właściwości mechaniczne i biodegradację, a także badania mające na celu poprawę właściwości barierowych tworzyw biodegradowalnych przy użyciu nanotechnologii. Ponadto kilku partnerów projektu zajmuje się obecnie oceną wpływu, jaki na środowisko mogą wywierać procesy opracowane w ramach inicjatywy upPE-T (Upcycling of PE and PET wastes to generate biodegradable bioplastics for food and drink packaging). Projekt dobiegnie końca w październiku 2024 roku. Więcej informacji: strona projektu upPE-T
Słowa kluczowe
upPE-T, tworzywa sztuczne, plastik, opakowania, polietylen, politereftalan etylenu, PET, gospodarka o obiegu zamkniętym, enzymy, polimer
