Lignina w przemyśle chemicznym
Lignina to naturalny polimer, który jest też dostępny w zmodyfikowanych formach jako przemysłowe strumienie uboczne. Lignin przemysłowych nie można bezpośrednio wykorzystywać do produkcji biomateriałów o akceptowalnych parametrach produktowych. Stąd zachodzi potrzeba wstępnej obróbki w celu zmniejszenia zawartości siarki i zapachu oraz poprawy właściwości ligniny, aby można ją było stosować jako wypełniacz wzmacniający kompozyty i plastyfikatory. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu SmartLi opracowano technologie mające dostarczać wysokiej jakości surowce ligninowe na potrzeby producentów i końcowych użytkowników przemysłowych. „Do faktu, że jest to przemysłowo wykonalne, dochodzi kwestia tego, że materiały ligninowe wspierają zrównoważone procesy poprzez zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, gdyż zmniejszają naszą zależność od materiałów kopalnych”, wyjaśnia koordynatorka, projektu Christine Hagström-Näsi. Projekt związany jest z działaniami wartego 3,7 mld EUR partnerstwa Bio-Based Industries Joint Undertaking (BBI JU), do którego przystąpiły UE oraz konsorcjum Bio-Based Industries Consortium. BBI JU skupia się na przekształcaniu biologicznych pozostałości i odpadów w bardziej ekologiczne produkty codziennego użytku dzięki zastosowaniu innowacyjnych technologii. W związku z tym promuje przejście z gospodarki opartej na paliwach kopalnych na zrównoważoną gospodarkę opartą na biologii, przyczyniającą się do wzrostu gospodarczego i wzrostu zatrudnienia. Nowatorskie technologie odzyskiwania ligniny Partnerzy SmartLi opracowali i przetestowali kilka protokołów produkcji ligniny polimerowej o ulepszonych i niezmiennych właściwościach. Wykorzystując metody frakcjonowania do rozdzielania ligniny, byli w stanie odzyskać i opisać frakcje ligniny o jednakowych właściwościach z różnych wyjściowych materiałów ligninowych. Przetestowano również metodologie rozdzielania membran i przeanalizowano frakcje ligniny pod względem uzysku, składu i cech strukturalnych. Ponadto partnerzy użyli nanofiltracji jako nietermicznego sposobu izolowania frakcji ligniny. Projekt z powodzeniem wykazał właściwości antyoksydacyjne ligniny oraz jej zastosowanie w produkcji polimerów termoplastycznych. Lignina ma również poprawiać ognioodporność kompozytów, tym samym zwiększając ich wartość dodaną. Co ważne, ligninę i jej frakcje oceniano pod kątem potencjału zastąpienia do 75% fenolu w żywicach formaldehydowych. Badacze pracowali nad zrozumieniem mechanizmów reakcji – stosowali zaawansowane techniki analityczne i oceniali właściwości żywic zawierających ligninę, porównując je do wzorcowych receptur przemysłowych. Biogospodarka oparta na ligninie Program SmartLi miał na celu opracowanie sposobów waloryzacji źródeł ligniny pozyskiwanych z produktów ubocznych przemysłu celulozowego i papierniczego. Uzasadnienie miało stanowić wsparcie biogospodarki oraz zastąpienie surowców kopalnych z myślą o zmniejszeniu emisji gazów cieplarnianych. Jednym z głównych celów biogospodarki jest efektywne wykorzystanie zasobów. Aby zapewnić skuteczność procesu innowacji, partnerzy przeprowadzili badania nad oceną zrównoważonego rozwoju i cyklu życia, jak również analizy techniczno-ekonomiczne dla nowo opracowanych produktów i technologii opartych na ligninie. „Przeprowadzenie oceny ekonomicznej i ekologicznej na wczesnym etapie badań ma kluczowe znaczenie dla rozwoju zrównoważonych procesów i produktów. Naszym celem było określenie przeszkód i czynników motywujących w kontekście penetracji rynku” dodaje Hagström-Näsi. Podsumowując, program SmartLi ma na celu opracowanie sposobów waloryzacji ligniny, a tym samym wprowadzenie na rynek nowych produktów pochodzenia biologicznego i zastąpienie zasobów nieodnawialnych. Poddane optymalizacji w trakcie projektu innowacyjne technologie mogą potencjalnie ulec integracji z obecnym krajobrazem przemysłowym w zakresie wytwarzania produktów opartych na biomasie, a tym samym tworzyć możliwości biznesowe i miejsca pracy. „Jednocześnie nasze technologie oferują niezmienną jakość produktów ligninowych, znacznie ułatwiając ich wprowadzanie na rynek”, uzupełnia Hagström-Näsi. Produkty na bazie ligniny (w niektórych przypadkach nawet bezpieczniejsze niż produkty obecnie dostępne na rynku) stanowią bardziej ekologiczną alternatywę, wspierają globalne zaangażowanie w budowę silnego sektora przemysłowego opartego na biologii.
Słowa kluczowe
SmartLi, lignina, biogospodarka, przemysł chemiczny, polimer
