Bakterie karmione algami w produkcji biodegradowalnych pojemniczków na jogurt
Ze względu na swoje właściwości mechaniczne, termiczne i ochronne tworzywa sztuczne są niezbędne w wysokonakładowej produkcji wyrobów konsumenckich i opakowań. Jednak większość tych tworzyw sztucznych jest wytwarzana na bazie paliw kopalnych, często jest trudna w recyklingu i może prowadzić do zagrożeń środowiskowych, takich jak zanieczyszczenie mikrodrobinami plastiku. Choć podejmuje się różne wysiłki na rzecz odzyskiwania, ponownego wykorzystania i recyklingu tych tworzyw sztucznych, alternatywnym podejściem zyskującym na popularności jest poszukiwanie biodegradowalnych surowców. W ramach projektu NENU2PHAR zademonstrowano łańcuch wartości, który wytwarza rodzinę polimerów zwanych polihydroksyalkanianami (PHA), wykorzystując bakterie hodowane na cukrach produkowanych przez mikroalgi. „Pomimo że powszechnie postrzega się go jako realny zamiennik tworzyw sztucznych opartych na paliwach kopalnych, w Europie nie istnieje jeszcze zrównoważony łańcuch wartości PHA”, wyjaśnia Pablo Alvarez Diaz z Francuskiej Komisji Energii Alternatywnych i Atomowych, pełniący rolę koordynatora projektu NENU2PHAR. Finansowany ze środków wspólnego przedsięwzięcia na rzecz Europy opartej na zasadach obiegu zamkniętego i zasobach przyrody projekt obejmował 17 partnerów badawczych i przemysłowych.
Paliwo, które nie konkuruje z produkcją żywności
PHA to klasa odnawialnych, biodegradowalnych i biopochodnych poliestrów należących do tak zwanej „grupy zielonych polimerów”. Mają one atrakcyjne właściwości fizykochemiczne, termiczne i mechaniczne, podobne do polipropylenu (PP) i polietylenu o niskiej gęstości (LDPE), stanowiących większość stosowanych obecnie opakowań z tworzyw sztucznych. „PHA są szczególnie atrakcyjne, ponieważ są przyjazne dla środowiska po zakończeniu użytkowania dzięki temu, że ulegają rozkładowi w glebie, środowisku wodnym, a także w kompoście domowym i przemysłowym”, mówi Jean-François Sassi, koordynator projektu NENU2PHAR. Ponieważ jednak bakterie potrzebują do wzrostu cukru, wytwarzanie w ten sposób dużych ilości plastiku jest poważnym wyzwaniem. „Obecnie surowce węglowe wykorzystywane jako substraty do fermentacji otrzymuje się ze skrobi produkowanej z takich upraw jak pszenica i ziemniaki, tak więc konkurują one z tradycyjnymi systemami dostaw rolno-spożywczych i powodują podnoszenie cen żywności”, dodaje Alvarez Diaz. Zespół NENU2PHAR wykazał, że mikroalgi mogą być idealnym źródłem pożywienia dla bakterii. Hodowla alg w bioreaktorach umożliwia wychwytywanie dużych ilości CO2 z atmosfery i przekształcanie go w skrobię potrzebną bakteriom produkującym biopolimery. „Ważnym punktem pracy było wyprodukowanie czystej, białej skrobi z zielonych mikroalg, ponieważ przemysł potrzebuje bezbarwnych, przezroczystych tworzyw sztucznych, by rozpocząć proces produkcji”, mówi Sassi. Zespół opracował także proces ekstrakcji PHA z bakterii, który wykorzystuje rozpuszczalniki bardziej przyjazne dla środowiska niż konwencjonalne związki chlorowane. PHA są następnie przetwarzane na surowce do produkcji biotworzyw. Co ważne, istnieje już gotowe źródło tego surowca, jako że biomasa z mikroalg jest standardowo wytwarzana przez europejskie oczyszczalnie ścieków. Łańcuch wartości NENU2PHAR pozwala przekształcić strumień odpadów w strumień przychodów.
Poszerzanie gospodarki o obiegu zamkniętym
W celu zademonstrowania wszechstronności i przydatności PHA zespół zaprezentował kolekcję wyrobów bioplastikowych otrzymanych z mikroalg. Znalazły się wśród nich tacki na ser w plasterkach, pokrywki foliowe, kubeczki i woreczki na mokrą żywność, np. jogurty, sztyfty na dezodoranty, filament używany w druku 3D, siatki medyczne i agrowłóknina. „Podczas różnych wydarzeń spotkaliśmy się z bardzo pozytywnym odzewem. Ludzie wyrażali podziw, że nam się udało tego dokonać. Gdy trzyma się w ręku jeden z naszych pojemniczków na jogurt, trudno kwestionować wykonalność produkcji tych biotworzyw”, mówi Alvarez Diaz.
Słowa kluczowe
NENU2PHAR, biodegradowalne, bioplastik, mikroalgi, bioreaktory, rolno-spożywczy, recykling, media wodne, biomasa mikroalg, polihydroksyalkanian, polimer, gospodarka o obiegu zamkniętym
