H2020 NENU2PHAR Proiektua: Bolumen handiko kontsumo-produktuetarako PHA-oinarritutako materialen balio-kate europar jasangarri baterantz
- Mota Proiektua
- Egoera Firmado
- Exekuzioa 2020 -2024
- Esleitutako Aurrekontua 4.983.169,87 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto NENU2PHAR
Plastikoak nonahi eta ia ezinbesteko bihurtu dira, baina neurri handi batean erregai fosiletatik eratorritako konposatuekin egiten dira eta gero eta eragin kaltegarriagoak dituzte ingurumenean. Plastikoen industriaren eragin negatiboak arintzeko modu garrantzitsu bat, bere garrantzia aitortuz eta bere iraupena babestuz, petroliotik eratorritako konposatuetatik bioeratorritako polimeroetara igarotzea da. Polihidroxialkanoatoak (PHA) hautagai itxaropentsuenen artean daude.
Hala ere, EBk gaur egun beste herrialde batzuen mende dago PHAren balio-kateko zati handi bat. EBk finantzatutako NENU2PHAR proiektuak egoera hori konpontzea du helburu, mikroalga eta bakterioetatik lehengaiak ekoiztea, biopolimeroen formulazioa eta prozesamendua, eta zortzi PHA oinarritutako produktu desberdin ekoiztea barne hartzen dituen ikuspegi holistiko baten bidez.
NENU2PHAR proiektuak helburu tekniko guztiak lortu ditu 42 hilabeteren ondoren; LP guztiak arrakastaz amaitu dira eta haien helburu espezifikoak bete dira. NENU2PHAR-ek PHA oinarritutako bioplastiko produktuen balio-kate europar berri bat ezarri du, mikroalga-biomasatik abiatuta, bizitza-amaiera onargarri batekin, ekonomia zirkularraren kontzeptu batean integratuta, PHA polimeroen ekoizpenetik hasi eta plastikozko produktuen biodegradagarritasunera edo birziklagarritasunera arte.
Proiektuak PHA ekoizpen-balio-katea TRL 5-en hobetzea lortu du, eta NENU2PHAR PHA oinarritutako formulazioak prozesatu dira (termoformatua, puzketa, galdaketa-estrusioa, 3D inprimaketa, alanbre-estrusioa...) eta NENU2PHAR erakusleetara eskalatu dira. Zentzu honetan, proiekturako helburu diren bolumen handiko produktuen prototipoak fabrikatu eta probatu dituzte industria-bazkideek.
Garatutako material guztiek bizitza-amaiera onargarria dute (plastikoen sailkapena, birziklapen mekanikoa eta kimikoa, konpostagarritasuna, itsasoko biodegradazioa, etab.) eta mikroalgetatik eratorritako PHAren ingurumen-, ekonomia- eta gizarte-onarpena guztiz ebaluatu da NENU2PHAR eszenatokien bizi-zikloaren ebaluazioaren bidez, mikroalgen biomasaren laborantzatik hasi eta eskala industrialean proiektatutako baldintza desberdinetan purutasun handiko PHA ekoizpenera arte. Ingurumen-gune beroak identifikatu dira eskalatze-neurriak kontuan hartuta, eta hobekuntza-aukerak identifikatu dira mikroalgetan oinarritutako PHAen ingurumen-errendimendua handitzeko, NENU2PHAR eta eszenatoki desberdinen arteko alderaketa eginez.
Materialen segurtasunerako, prozesuen segurtasunerako eta diseinuaren bidezko segurtasunerako ikuspegiak garatu dira, eta migrazio-modelizaziorako softwarea eta migrazio-probak erabiliz elikagaiekin kontaktuan jartzeko betetze-ebaluazioak ondorioztatu dira elikagai-ontzien prototipoetarako erabilitako formulazioak betetzen direla. Azkenik, PHA materialen gizarte-onarpenari dagokionez, oztopo eta erronka nagusiak identifikatu dira, eta haien gizarte-onarpena sustatzeko gomendioak eman dira.
Polihidroxialkanoatoak (PHA) biodegradagarriak diren polimero biologikoak dira. PHAek pixkanaka plastiko konbentzionalak ordezkatuko dituztela espero da, antzeko propietate fisiko-kimikoak, termikoak eta mekanikoak baitituzte. PHAak bide bioteknologiko hutsez lor daitezkeen egitateak bereziki erakargarri egiten ditu. Gainera, PHAk berez degradatzen dela jakinarazi da uretako inguruneetan, eta hainbat kontsumo-produkturen ordezko biodegradagarri itxaropentsua da. NENU2PHAR proiektuak PHA sorta bat garatzean zentratuko da, bolumen handiko kontsumo-produktuetarako bioplastikozko materialen balio-kate lehiakor bat abiarazteko.
NENU2PHAR-en helburua PHA-n oinarritutako bioplastikoentzako balio-kate europar berri bat ezartzea da, iturri biologiko jasangarri batetik abiatuta eta bizitza-amaiera onargarria duena. NENU2PHAR-ek ekonomia zirkularraren kontzeptuan integratutako PHA ekoizpen-fluxu bat garatu du, uretako organismoetatik abiatuta plastikozko produktuen eta konposatu berrien biodegradagarritasun edo birziklagarritasuneraino. Helburu handinahi hori lortzeko, NENU2PHAR proiektuak 6 helburu nagusi zituen:
- PHA polimeroen bioiturri lehiakor bat garatzea.
- Masterbatch eta konpositeetarako polimeroak formulatu eta funtzionalizatu.
- Identifikatu PHA materialen prozesuak bioplastikoen propietate funtzional zehatzak erregai fosilen parekoekin alderatuta hobeto lortzeko.
- Bolumen handiko kontsumo-produktuetarako PHA oinarri biologikoan oinarritutako produktu ekologikoak garatu.
- NENU2PHAR balio-katearen ekonomia zirkularra eta jasangarritasuna erakutsi.
- Produktu bioplastiko berriei buruzko interesdunen eta kontsumitzaileen kontzientziazioa handitzea.
Plastikoa kontsumo-produktuak eta, zehazkiago, ontziak fabrikatzeko material hobetsienetako bat da, dituen propietate fisiko, mekaniko, termiko eta hesi-ezaugarriei esker. Hala ere, munduko plastikoen industria batez ere produktu petrokimikoetan oinarritzen da, eta horrek ingurumen-aztarna negatiboa sortzen du. Polihidroxialkanoatoak (PHA) biopolimero talde bat dira, eta gaur egun erregai fosiletatik eratorritako plastikoen ordezko erakargarri gisa aitortzen dira aplikazio sorta zabal batean.
Zoritxarrez, ez dago balio-kate jasangarririk Europan, eta munduko beste leku batzuetan garatutako ekoizpen-eskemak oso zalantzazkoak dirudite ingurumen- eta etika-ikuspegitik. NENU2PHAR proiektuak EBko industrian dagoen hutsune garrantzitsu hau ixtea du helburu, PHA oinarritutako plastikoen balio-kate osoa jorratuko duen ikuspegi inklusibo baten barruan, bolumen handiko kontsumo-produktuak kontuan hartuta.
NENU2PHAR proiektuak 17 bazkide biltzen ditu (bost industria-enpresa handi, sei ETE, bost RTO eta kluster bat), hainbat ikerketa-arlotako liderrak, biomasaren garapenetik hasi eta biopolimeroen formulaziora eta plastikoen prozesamendura arte. Lehenik eta behin, iturri biologikoak jorratuko dira PHA biopolimeroen ekoizpena garatu eta optimizatuz, mikroalga biomasatik lortutako karbono lehengaia optimizatuz eta bakterio anduiak hautatuz. Polimeroen prozesatzeko aukera berritzaileek gainazaleko propietate gordin anitzak eta bizitza-amaierako propietate anitzak dituzten egitura desberdinak sortuko dituzte.
PHA berri honen merkatu-onarpena kostu lehiakor batek (5 €/kg PHA konposatuentzat), purutasun handiko produktu batek eta prozesu optimizatuek lagunduko dute, PHA bioplastikoak bolumen handiko kontsumo-produktuen propietate funtzionalak hobeto ase ditzan bere material fosiletan oinarritutako parekoekin alderatuta.8 PHA oinarritutako produktuak garatuko dira eta beren material fosiletan oinarritutako parekoekin alderatuko dira. Bizitza-amaierako eta ingurumen-aztarnaren eszenatokiei baliozkotze osoa aztertuko da formulatutako bioplastikoen biodegradagarritasunean, konpostagarritasunean edo birziklagarritasunean oinarrituta.
Plastikoak ezinbestekoak dira kontsumo-produktuen eta ontzien bolumen handiko fabrikazioan, dituzten propietate mekaniko, termiko eta babesleei esker. Hala ere, plastiko horietako gehienak erregai fosilak erabiliz ekoizten dira, zailak izan daitezke birziklatzea eta ingurumen-arriskuak sor ditzakete, hala nola mikroplastikoen kutsadura. Plastiko hauek berreskuratzeko, berrerabiltzeko eta birziklatzeko hainbat ahalegin egiten ari diren arren, gero eta handiagoa den beste ikuspegi bat material biodegradagarriak aurkitzea da. NENU2PHAR proiektuak polihidroxialkanoato (PHA) izeneko polimero familia bat eskaintzen duen balio-kate bat arrakastaz frogatu du, mikroalgek sortutako azukreetan hazitako bakterioak erabiliz.
«Erregai fosiletatik eratorritako plastikoen ordezko bideragarri gisa aitortua izan arren, oraindik ez dago PHA balio-kate jasangarririk Europan», azaldu du Pablo Álvarez Díazek, Frantziako Energia Alternatiboen eta Energia Atomikoaren Batzordekoak, NENU2PHAR proiektuaren koordinatzaileak. Bio-based Circular Europe Joint Undertaking-en bidez finantzatuta, proiektuan 17 ikerketa- eta industria-bazkidek parte hartu zuten. Janariarekin lehiatzen ez den erregaia PHAak poliester berriztagarri, biodegradagarri eta biologikoen klase bat dira, eta "polimero berdeen taldeko" kidetzat hartzen dira. Hauek propietate fisiko-kimiko, termiko eta mekaniko erakargarriak dituzte, polipropilenoaren (PP) eta dentsitate baxuko polietilenoaren (LDPE) antzekoak, gaur egun erabiltzen diren plastikozko ontzi gehienak osatzen dituztenak. «PHAk bereziki erakargarriak dira, beren bizitzaren amaieran ingurumena errespetatzen dutelako, lurzoruan, ur-inguruneetan eta etxeko eta industriako konpostean degradatzen baitira», dio Jean-François Sassi-k, NENU2PHAR-eko koordinatzaileordeak.
Hala ere, bakterioek azukrea behar dutenez hazteko, plastiko kantitate handiak modu honetan ekoiztea erronka larria da. "Gaur egun, hartzidura-substratu gisa erabiltzen diren karbono-lehengaiak garitik eta patatetatik bezalako laboreetatik ekoitzitako almidoitik datoz, eta horrela lehiatzen dira ohiko nekazaritza-elikagaien hornikuntza-sistemekin eta elikagaien prezioak igotzen dituzte", gaineratu du Álvarez Díazek. NENU2PHAR-ek frogatu zuen mikroalgak bakterioentzako erregai-iturri aproposa izan daitezkeela. Bioerreaktoreetan algak hazteak atmosferako CO2 kantitate handiak hartzen ditu eta biopolimeroak ekoizten dituzten bakterio gosetiek behar duten almidoi bihurtzen du. «Mikroalga berdeetatik almidoi zuri purua ekoiztea mugarri garrantzitsua izan zen, industriak plastiko koloregabeak eta gardenak behar baititu ekoizpen-prozesuaren hasieran», adierazi du Sassik.
Taldeak bakterioetatik PHAak ateratzeko prozesu bat ere garatu zuen, ohiko klorodun barietateek baino disolbatzaile ingurumena errespetatzen dutenak erabiltzen dituena. PHAak bioplastikoak ekoizteko lehengaietan formulatzen dira ondoren. Lehengaiaren hornidura prest egotea baikorra da: mikroalgen biomasa Europako hondakin-uren arazketa instalazioek ohikoa da hondakin-uren arazketa prozesuetan. NENU2PHARren balio-kateak hondakin-fluxu bat diru-sarrera-iturri bihur dezake. Ekonomia zirkularrago baterako atea PHAen moldakortasunaren eta egokitasunaren erakusgarri gisa, taldeak mikroalgetatik eratorritako bioplastiko produktuen bilduma bat aurkeztu du. Honen barnean daude gazta xerratan mozteko erretiluak, film-tapak, jogurta bezalako elikagai hezeetarako lapikoak eta poltsak, desodoranteetarako roll-on botilak, 3D inprimaketan erabiltzen diren harizpiak, sare medikoa eta agroehunak. «Oso iritzi positiboak jaso genituen hainbat ekitalditan, eta jendeak askotan esaten zuen: 'Hara, benetan egin duzue'». Ezin da bioplastiko hauen bideragarritasunaz eztabaidatu gure jogurt poteetako bat eskuan duzula», dio Álvarez Díazek.
NENU2PHAR-ek bioekonomian intersektore arteko lotura berri bat sortzen lagunduko du, uretako biomasa ekoizteko sektorea plastikoen ekoizpen sektorearekin lotuz. Sektore arteko elkarlotura hau NENU2PHAR-en kontzeptu nagusi gisa ezarri da, mikroalgen biomasatik PHA biopolimeroa ekoizteko lortutako kontzeptua. NENU2PHAR balio-kateak balio-kate biologiko berriak (edo optimizatuak) jorratzen ditu. PHA biologikoetan oinarritutako produktu biplastikoak plastikozko konposite bihurtu dira. Produktu hauen bizitza-amaiera itxaropentsua da biodegradagarritasunari dagokionez.
Lau bio-oinarritutako material berri identifikatu dira hasierako karbono akuatiko lehengaitik, biopolimero hauek: azukre hidrolizatuak, almidoia, zelulosa eta PHA. NENU2PHAR-en garatutako bioplastiko produktu berriak, merkatuan jartzeko prest, material biologiko berritzaileekin hauek dira:
- Elikagaiak ontziratzeko estalki-film gisa balioko duten beste biopolimero batzuez osatutako PHB oinarritutako film malguak.
- PHB oinarritutako film zurrunak, termoformatze prozesuaren ondoren erretilu gisa balioko dutenak, elikagaiak ontziratzeko erabiltzen den benetako geruza anitzeko egitura petrokimikoa ordezkatzeko.
- Film biodegradagarria eta konpostagarria, elikagaiak ontziratzeko film fosilen ordez, zutik jartzeko poltsa formatuan.
- Elikagaiak ontziratzeko aplikazioak edalontzi termoformatu biodegradagarri eta konpostagarrietan, zehazkiago fruta purearentzat.
- Higiene pertsonaleko ontziak, roll-on motako ontziak, 3 zatiz osatuak: botila, bola eta tapoia.
- PHB formulazioetan oinarritutako ehundutako landare-estalkia; PHAen formulazioa 3D inprimaketarako eta sare kirurgikoetarako inplante biorresorbagarri gisa.
Mikroalgak bioplastikoen lehengai gisa erabiltzeak elikagai-iturriekin lehia eta nekazaritza-jarduerekin lotutako ingurumen-inpaktuak saihesten ditu lehen belaunaldiko biomasa ekoizteko, batez ere bioplastiko komertzialetan erabiltzen dena (esaterako, uraren eutrofizazioa eta lurzoruaren azidotzea eragiten duten ongarri eta pestiziden erabilera). Mikroalgetan oinarritutako PHA ekoizpena lor daiteke karbonoa harrapatzeko eta erabiltzeko (CCU) prozesuak mikroalgen hazkuntza jardueretan integratuz. Emaitzek agerian utzi zuten mikroalgetan oinarritutako PHA ekoizpena ekonomikoki bideragarria izan litekeela, baina hainbat ekoizpen eta merkaturatze parametro ondo ezarrita egotearen mende egongo dela, hala nola: plantaren kokapena, ekoizpen eskala, CO2 hornidura kostua (iturri merkeak edo baita kostu zerokoak bermatuz industria-isurietatik harrapatutako CO2 erabiliz) eta PHAren salmenta prezioa. Gizartean bioekonomiaren inguruko kontzientziazioa eta ulermena handitzeari dagokionez, proiektuak gizarte-onarpenari buruzko tailer bat antolatu zuen. Hainbat interesdun, besteak beste, plastiko eta bioplastikoen sektoreko enpresak eta ETEak, gonbidatu ziren PHAen onargarritasunaren inguruko oztopoak aztertzera, eta etorkizunean haien onarpenerako estrategia egoki bat diseinatzeko elementu nagusiak azpimarratu ziren. NENU2PHARren emaitzek kalkulatzen dute EBn ekoitzitako mikroalga-oinarritutako PHAren gizarte-aztarna Estatu Batuetako PHA ekoizpenarena baino txikiagoa dela, eta Txinako PHA ekoizpenarena baino nabarmen txikiagoa dela. Beraz, NENU2PHAR emaitza hauek ekoizpen-prozesuaren gizarte-hobekuntzarako erabakiak hartzeko tresna gisa erabili beharko lirateke, foku-puntuak xehetasun gehiagorekin ebaluatuz eta gizarte-baldintzak hobetzen laguntzen duten neurriak proposatuz.
- COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (CEA)
Lotutako proiektuak
