H2020 NENU2PHAR Proiektua: PHAn oinarritutako materialen Europako balio-kate iraunkorrerantz, kontsumo handiko produktuetarako
- Mota Proiektua
- Egoera Firmado
- Exekuzioa 2020 -2024
- Esleitutako Aurrekontua 4.983.169,87 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia H2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto NENU2PHAR
Plastikoak nonahikoak eta ia ezinbestekoak bihurtu dira, hala ere, hein handi batean erregai fosiletatik eratorritako konposatuekin eginda daude eta gero eta eragin kaltegarriagoak dituzte ingurumenean. Plastikoen industriaren inpaktu negatiboak arintzeko modu garrantzitsu bat, bere garrantzia aitortzen eta bere etengabeko existentzia onartzen duen bitartean, petroliotik eratorritako konposatuetatik polimero bio-eratorrietara pasatzea da. Polihidroxialkanoatoak (PHA) hautagairik itxaropentsuenetakoak dira.
Hala ere, gaur egun EB beste herrialde batzuetan oinarritzen da PHA balio-katearen zati handi batean. EBk finantzatutako NENU2PHAR proiektuak egoera hori konpontzea du helburu, mikroalga eta bakterioen lehengaien ekoizpena, biopolimeroen formulazioa eta prozesatzea eta PHAn oinarritutako zortzi produktu ezberdinen ekoizpena barne hartzen dituen ikuspegi holistikoaren 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) polimero biodegradagarriak dira. PHAk apurka-apurka ohiko plastikoak ordezkatuko dituela espero da, antzeko propietate fisikokimikoak, termikoak eta mekanikoak baitituzte. PHAak baliabide bioteknologiko hutsen bidez lor daitezkeenak bereziki erakargarriak dira. Gainera, PHA ingurune urtarretan berez degradatzen dela jakinarazi da, eta bolumen handiko kontsumo produktu batzuen ordezko biodegradagarri itxaropentsua da. NENU2PHAR proiektua PHA-ren kanalizazioa garatzen zentratuko da, kontsumitzaileentzako bolumen handiko produktu bioplastikoen balio-kate lehiakor bat abiarazteko.
NENU2PHAR-en helburua PHAn oinarritutako bioplastikoentzako balio-kate berri bat ezartzea da, iturri biologiko jasangarri batetik, bizitzaren amaiera onargarria duena. NENU2PHAR-ek ekonomia zirkularreko kontzeptu batean integratutako PHA ekoizpen-fluxu bat garatu du, uretako organismoetatik abiatuta plastikozko produktuen eta konposatu berrien biodegradagarritasun edo birziklagarritasunera arte. Asmo handiko helburu hori lortzeko, NENU2PHAR proiektuak 6 helburu nagusi zituen:
- PHA polimeroen bioiturri lehiakorra garatzea.
- Masterbatch eta konpositeetarako polimeroak formulatu eta funtzionalizatu.
- PHA materialen prozesuak identifikatzea bioplastikoen propietate funtzional definituak erregai fosilen parekoak baino hobeto lortzeko.
- PHA bio-oinarritutako produktuak garatzea bolumen handiko kontsumo produktuetarako.
- NENU2PHAR balio-katearen ekonomia zirkularra eta iraunkortasuna frogatzea.
- Produktu bioplastiko berriei buruzko interesak eta kontsumitzaileak kontzientziatzea.
Plastikoa kontsumo-produktuak eta, zehazkiago, ontziratzeak fabrikatzeko material hobetsietako bat da, bere propietate fisiko, mekaniko, termiko eta hesiengatik. Hala ere, egungo plastikoen industria globala petrokimikoan oinarritzen da batez ere, eta horrek ingurumen-aztarna negatiboa sortzen du. Polihidroxialkanoatoak (PHA) biopolimero talde bat dira, eta gaur egun erregai fosiletatik eratorritako plastikoen ordezko erakargarri gisa aitortzen diren hainbat aplikaziotan.
Zoritxarrez, Europan ez dago balio-kate iraunkorrik, eta munduko beste leku batzuetan garatutako ekoizpen-eskemak oso zalantzagarriak dirudite ingurumenaren eta etikoen ikuspegitik. NENU2PHAR proiektuak EBko industriaren hutsune erabakigarri hori ixtea du helburu, PHAn oinarritutako plastikoen balio-kate osoa zuzenduko duen ikuspegi inklusibo baten barruan, bolumen handiko kontsumo produktuei zuzenduta.
NENU2PHAR proiektuak 17 bazkide biltzen ditu (bost industria enpresa handi, sei ETE, bost RTO eta kluster bat), hainbat ikerketa-esparrutan liderrak, biomasaren garapenetik hasi eta biopolimeroen formulaziora eta plastikoen prozesatzeraino. Lehenik eta behin, iturri biologikoak landuko dira PHA biopolimeroen ekoizpenaren garapenaren eta optimizazioaren bidez, mikroalgen biomasaren karbono lehengaia optimizatuz eta bakterio-tentsioak hautatuz. Ondoren, polimeroen prozesatzeko aukera berritzaileek egitura desberdinak sortuko dituzte gainazaleko propietate gordinak eta bizitzaren amaierako propietate desberdinak dituztenak.
Merkatuan PHA berri honen onarpena kostu lehiakorraren (5 €/kg PHA konposatuentzat), purutasun handiko produktua eta prozesu optimizatuak izango dira, PHA bioplastikoak bolumen handiko kontsumo-produktuen ezaugarri funtzionalak fosiletan oinarritutako produktuak baino hobeto jorratu ditzan.8 PHAn oinarritutako produktuak garatuko dira eta fosiletan oinarritutako produktuekin alderatuko dira. Bizitzaren amaierako eta ingurumen-aztarnaren eszenatokien baliozkotze osoa aztertuko da formulatutako bioplastikoen biodegradagarritasunaren, konpostagarritasunaren edo birziklagarritasunaren arabera.
Beren propietate mekaniko, termiko eta babesgarriei esker, plastikoak ezinbestekoak dira kontsumo-produktuen eta bilgarrien bolumen handiko fabrikazioan. Hala ere, plastiko horietako gehienak erregai fosilekin ekoizten dira, zailak izan daitezke birziklatzen eta ingurumen-arriskuak sor ditzakete, esaterako, mikroplastikoen kutsadura. Plastiko horiek berreskuratzeko, berrerabiltzeko eta birziklatzeko hainbat ahalegin egiten ari diren arren, gero eta handiagoa den ikuspegi alternatibo bat iturri biodegradagarriak aurkitzea da. NENU2PHAR proiektuak arrakastaz frogatu du polihidroxialkanoatoak (PHA) izeneko polimero-familia bat ematen duen balio-katea, mikroalgek ekoitzitako azukreetan hazitako bakterioak erabiliz.
"Erregai fosiletatik eratorritako plastikoen ordezko bideragarri gisa oso onartua izan arren, oraindik ez dago PHA balio-kate iraunkorrik Europan", azaldu du NENU2PHAR proiektuko koordinatzaileak Frantziako Energia Alternatiboen eta Energia Atomikoaren Batzordeko Pablo Álvarez Díazek. Bio-oinarritutako Circular Europe Joint Undertaking bidez finantzatua, proiektuak 17 ikerketa eta industria bazkidek hartu dute parte. Elikagaiekin lehiatzen ez diren erregaiak PHA-k "polimero berdeen taldeko" kidetzat hartzen diren poliesterre berriztagarri, biodegradagarri eta bio-oinarritutako klase bat dira. Hauek propietate fisiko-kimiko, termiko eta mekaniko erakargarriak dituzte, polipropilenoaren (PP) eta dentsitate baxuko polietilenoaren (LDPE) antzekoak, gaur egun erabiltzen diren plastikozko bilgarri gehienak osatzen dituztenak. "PHAak bereziki erakargarriak dira, bizitzaren amaieran ingurumena errespetatzen dutelako, lurzoruan, ur-ingurunean eta etxeko eta industria-konpostan degradatzen baitira", dio Jean-François Sassi NENU2PHAR-eko koordinatzaileak.
Hala ere, bakterioek azukrea behar dutenez hazteko, horrela plastiko kantitate handiak ekoizteak erronka larria du. "Gaur egun, hartzidura-substratu gisa erabiltzen diren karbono lehengaiak garia eta patata bezalako laboreetatik ekoitzitako almidoitik datoz, horrela nekazaritzako elikagaien hornikuntza sistema tradizionalekin lehian eta elikagaien prezioak igotzen dira", gaineratu du Álvarez Díazek. NENU2PHAR-ek mikroalgak bakterioentzako erregai iturri ezin hobea izan daitezkeela frogatu zuen. Bioerreaktoreetan hazten diren algak atmosferatik CO2 kantitate handiak harrapatzen ditu eta biopolimero goseak sortzen dituzten bakterioek behar duten almidoia bihurtzen dute. "Mikroalga berdeetatik almidoi zuri hutsa ekoiztea mugarri garrantzitsua izan zen, industriak plastiko koloregabeak eta gardenak behar baititu ekoizpen prozesuaren hasieran", adierazi du Sassik.
Taldeak bakterioetatik PHAak erauzteko prozesu bat ere garatu zuen, ohiko barietate kloratuak baino disolbatzaile ekologikoagoak erabiltzen dituena. Ondoren, PHAak bioplastikoak ekoizteko lehengaietan formulatzen dira. Pozgarria da dagoeneko lehengaiaren hornidura prest egotea: Europako hondakin-uren tratamendu-instalazioek ohiko ekoizten dute mikroalga-biomasa hondakin-uren tratamendu-prozesuetan. NENU2PHAR-en balio-kateak hondakin-korronte bat diru-sarrerak bihur dezake. Ekonomia zirkularrago baterako atea PHAen aldakortasunaren eta egokitasunaren erakusgarri gisa, taldeak mikroalgetatik eratorritako produktu bioplastikoen bilduma aurkeztu du. Ebakitako gazta-erretiluak, film-estalkiak, eltzeak eta poltsak barne hartzen ditu elikagai hezeetarako, hala nola jogurtak, desodoranteetarako roll-on botilak, 3D inprimaketan erabiltzen diren harizpiak, sare medikoa eta agroehunak. "Oso iritzi positiboa jaso genuen hainbat ekitalditan, eta jendeak askotan esaten zuen: 'Uau, benetan egin duzu'. Ezin duzu bioplastiko horien bideragarritasunaz eztabaidatu gure jogurt-ontzietako bat eduki bitartean", dio Álvarez Díazek.
NENU2PHAR bioekonomian sektore arteko interkonexio berri bat sortzen lagunduko du, uretako biomasaren ekoizpenaren sektorea plastikoen ekoizpenaren sektorearekin lotuz. Sektore arteko interkonexio hau NENU2PHAR-en oinarrizko kontzeptu gisa ezarri da, lortutako PHA biopolimeroaren ekoizpena mikroalga biomasatik abiatuta. NENU2PHAR balio-kateak bio-oinarritutako balio-kate berriei (edo optimizatuei) zuzentzen die. PHA bio-eratorrietan oinarritutako produktu bioplastikoak konposite plastikoetan eraldatu dira. Produktu hauen bizitzaren amaiera itxaropentsua da biodegradazioari dagokionez.
Uretako karbonoaren hasierako lehengaitik bio-oinarritutako lau material berri identifikatzen dira, hauek dira biopolimero hauek: azukre hidrolizatuak, almidoia, zelulosa eta PHA. Hauek dira NENU2PHAR-en garatutako merkaturako prest dauden produktu bioplastiko berriak bio-oinarritutako material berriekin:
- Elikagaien ontziratzeko estalki-film gisa balioko duten beste biopolimeroz osatutako PHB-n oinarritutako film malguak.
- Termokonformazio prozesuaren ondoren erretilu gisa balioko duten PHBn oinarritutako film zurrunak, elikagaiak biltzeko erabiltzen den geruza anitzeko egitura petrokimikoa ordezkatzeko.
- Film biodegradagarria eta konpostagarria elikagaien ontziratzeko geruza anitzeko film fosilen ordez, stand-up pouch formatuan.
- Elikagaiak ontziratzeko aplikazioak edalontzi termoformatu biodegradagarri eta konpostagarrietan, zehazki fruta-pureetarako.
- Zaintza pertsonaleko ontziak, roll-on motako ontziak 3 zatiz osatutakoa: botila, bola eta tapoia.
- PHB formulazioetan oinarritutako landare-estalkia ehundua; PHAen formulazioa 3D inprimatzeko eta sare kirurgikoetarako inplante biosorbagarri gisa.
Mikroalgak lehengai bioplastiko gisa erabiltzeak elikagai-iturriekiko lehia eta nekazaritza-jarduerekin lotutako ingurumen-inpaktuak saihesten ditu lehen belaunaldiko biomasa ekoizteko, gehienbat bioplastiko komertzialetan erabiltzen dena (esaterako, uraren eutrofizazioa eta lurzorua azidotzea eragiten duten ongarri eta pestiziden erabilera). Mikroalgetan oinarritutako PHA ekoizpena karbonoa harrapatzeko eta erabiltzeko (CCU) prozesuak mikroalgen laborantza jardueretan integratuz lor daiteke. Emaitzek agerian utzi zuten mikroalgetan oinarritutako PHAren ekoizpena ekonomikoki bideragarria izan zitekeela, baina ekoizpen- eta merkaturatze-parametro batzuen araberakoa izango da ondo finkatuta egotea, hala nola: lantegiaren kokapena, produkzio-eskala, CO2 hornidura-kostua (iturri merkeak bermatzea edo are zero kostua bermatzea industria-isurietatik ateratako CO2a erabiliz), eta PHAren salmenta-prezioa. Gizartean bioekonomiaren sentsibilizazioari eta ulermenari dagokionez, proiektuak onargarritasun sozialari buruzko tailerra antolatu zuen. Hainbat eragile, plastikoen eta bioplastikoen sektoreko enpresak eta ETEak barne, PHAen onargarritasunaren inguruko oztopoak aztertzera gonbidatu zituzten, eta etorkizunean onartzeko estrategia egoki bat diseinatzeko funtsezko elementuak nabarmendu ziren. NENU2PHAR-en emaitzek kalkulatzen dute EBn ekoitzitako mikroalgetan oinarritutako PHAren aztarna soziala Estatu Batuetako PHA ekoizpenarena baino txikiagoa zela kalkulatu zela, eta Txinako PHAaren ekoizpenarena baino nabarmen txikiagoa zen bitartean. Beraz, NENU2PHAR emaitza hauek ekoizpen-prozesuaren hobekuntza sozialerako erabakiak hartzeko tresna gisa erabili behar dira, ardatzak zehatzago ebaluatuz eta gizarte-baldintzak hobetzen laguntzen duten neurriak proposatuz.
- COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (CEA)
Lotutako proiektuak
