Rozwiązania oparte na celulozie rewolucjonizują sektor zielonej energii
Nowe zastosowania wykorzystujące właściwości elektrochemiczne stanowią obiecującą alternatywę dla paliw kopalnych. Niestety, w tych ogniwach paliwowych, akumulatorach i podobnych technologiach wykorzystuje się szkodliwe dla zdrowia ludzkiego i środowiska substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), często nazywane „wiecznymi chemikaliami”. Ze względu na koszty zdrowotne związane z PFAS Europa dąży do wprowadzenia szerokich ograniczeń dotyczących ich stosowania. Producenci produktów wykorzystujących PFAS – od naczyń kuchennych i akumulatorów po opakowania do żywności i piany gaśnicze – są więc zmuszeni znaleźć nowe rozwiązania. W ramach finansowanego przez Europejską Radę ds. Innowacji projektu CNF Membrane, koordynowanego przez szwedzką firmę Cellfion, opracowano membrany wolne od PFAS, które są gotowe do wprowadzenia na rynek.
Membrany selektywne: niezbędny element
Wiele rozwiązań z zakresu czystej energii, w tym ogniwa paliwowe z wymianą protonów, akumulatory przepływowe typu redoks(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz technologie związane z wodorem, opiera się na membranach selektywnych. Na przykład ogniwa paliwowe wymagają bariery, która oddziela paliwa, ale przepuszcza jony. Membrany selektywne pełnią rolę „strażników”, przepuszczając niektóre cząsteczki i blokując inne. Pożądaną selektywność uzyskuje się poprzez wprowadzenie określonych substancji chemicznych do membrany i modyfikację jej struktury. Opracowane w ramach projektu membrany wolne od PFAS charakteryzują się dużą elastycznością i mogą być projektowane tak, aby spełniały konkretne wymagania w szerokim zakresie zastosowań.
Alternatywa wolna od PFAS
Celuloza, główny składnik ścian komórkowych roślin, jest najpowszechniejszym polimerem naturalnym na świecie. Zespół projektu CNF Membrane wykorzystuje ten surowiec, stosując dostępną na rynku skandynawską masę celulozową do produkcji szeregu membran selektywnych. Rozwiązania opracowane w ramach projektu nie tylko zastępują „wieczne chemikalia”, oferując bezpieczną alternatywę, ale ich produkcja jest również zrównoważona. „Z punktu widzenia środowiska proces produkcji ma stosunkowo niewielki wpływ na środowisko. Uważamy, że dzięki zastąpieniu materiałów na bazie fluorowanych PFAS celulozą nasza technologia zaoferuje znacznie bardziej zrównoważoną alternatywę dla przyszłych zastosowań membran”, mówi koordynator projektu Liam Hardey.
Odbiór przez rynek
Firma Cellfion podejmuje szereg działań na rzecz wprowadzenia swoich produktów na rynek. „Obecnie skupiamy się na akumulatorach przepływowych typu redox do długotrwałego magazynowania energii, procesach elektromembranowych i technologiach separacji jonów do uzdatniania wody i oczyszczania przemysłowego, a także na nawilżaczach do ogniw paliwowych wykorzystywanych w technologiach związanych z wodorem”, wyjaśnia Hardey. W trakcie realizacji projektu firma współpracowała z partnerami przemysłowymi i otrzymała bardzo pozytywne informacje zwrotne, co dowodzi, że zrównoważone membrany na bazie celulozy zapewniają wysoką wydajność, korzyści funkcjonalne oraz opłacalność. Kolejnym krokiem jest wykazanie skalowalności zaproponowanego rozwiązania. W ramach projektu CNF Membrane badacze zoptymalizowali dwie metody odwadniania w celu wsparcia produkcji na dużą skalę, kładąc przy tym nacisk na skalowalność. „Jest to wyzwanie, którym obecnie aktywnie się zajmujemy poprzez planowane inwestycje w moce produkcyjne i infrastrukturę produkcyjną”, mówi Hardey, „co będzie ważnym kamieniem milowym we wprowadzaniu tej technologii na rynek”. Dzięki udanej demonstracji membran selektywnych zaprojektowanych do różnorodnych zastosowań uczestnicy projektu z entuzjazmem patrzą na przyszłość alternatywnych rozwiązań opartych na celulozie. „Najbardziej ekscytujące jest dla nas to, że dopiero zaczynamy rozumieć pełen potencjał tej platformy technologicznej i branż, na które może ona wpłynąć”, zauważa Hardey. Wyeliminowanie PFAS z wielu produktów i branż, w których są stosowane, to ogromne przedsięwzięcie. Osiągnięcia zespołu projektu CNF Membrane wskazują jasną drogę do osiągnięcia tego celu.
