Lignocellulóz alapú etilén- és propilén-glikolgyártás növényi „hulladékból”
A fenntartható technológia területén állandó fejlődést tapasztalhatunk, melyben a növényi alapú termékek kulcsszerepet játszanak abban, hogy minél hamarabb elmozduljunk egy körforgásos biogazdaság felé. Ennek a területnek az egyik ígéretes fejleménye az etilén- és propilén-glikolok előállításának továbbfejlesztése nem hagyományos, költséghatékony alapanyagokból, mint például a lignocellulóz. A növényi maradványok jelentős része lignocellulózból áll, amely a fotoszintézis eredményeként főleg cellulózt, hemicellulózt és lignint tartalmaz, így alkotva a növényi sejtfal fő alkotóelemeit.
Ez az innovatív megközelítés nemcsak növeli a hőátadó folyadékok és fagyállók környezetbarát jellegét, de egyúttal fenntarthatóbb megoldást kínál számos iparág számára világszerte. Hagyományosan az etilén- és propilén-glikolokat fosszilis szénhidrogénekből állítják elő, jelentős üvegházhatású gázkibocsátással kísérve. Az elmúlt évtizedben nagyszámú kutatás folyt, hogy a lignocellulóz biomassza erejét kihasználva karbonsemlegesebb glikolokat előállítsanak elő.
Lignocellulóz anyagok különböző forrásokból származhatnak, ideértve a mezőgazdasági növényi maradványokat (például a kukoricatörmelék és a búzaszalma), erdészeti maradványokat (például fahasábok és fűrészpor), valamint a kifejezetten energianövényként termesztett növényeket. Ez az technológiai újítás nemcsak csökkenti a fosszilis erőforrások iránti függőségünket, hanem enyhíti is a felhasználásukkal járó szénlábnyomot.
A lignocellulóz-tartalmú biomasszából történő gyártási folyamat magában foglalja a biomassza előkezelését, majd egy hidrolízises folyamatot a cellulóz és hemicellulóz cukorrá alakításához. Ezeket a cukrokat erjesztés útján olyan mikroorganizmusok dolgozzák fel, mint például a genetikailag módosított E. coli baktériumok. Ezek a baktériumok lebontják a hidrolízis során keletkezett cukrokat és átalakítják glikolsavvá, amely a glikolok előállításának kulcsfontosságú köztes terméke. A tisztítási és finomítási lépések során magas tisztaságú glikolokat állítanak elő különböző ipari alkalmazásokhoz.
1. ábra: UPM lignocellúloz alapú glikolok gyártási folyamata
(Forrás: UPM Biochemicals)
A lignocellulóz és egyben növényi eredetű glikolok általános jellemzői:
1. Teljesítmény: Ezen etilén- és propilén-glikolok hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint hagyományos társaik. Kiváló hőstabilitást, korrózióállóságot és hőátadó képességeket kínálnak, biztosítva az optimális teljesítményt hőátadó folyadékokban és fagyállókban.
2. Fenntartható előállítás: A lignocellulóz tartalmú alapanyagok felhasználása lényegesen csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását, ami környezetbarátá teszi a gyártási folyamatot. Ez tökéletesen illeszkedik azon globális erőfeszítésekhez, amelyek az úgynevezett „tripla planetáris kríziseket” - ember okozta éghajlatváltozás, biodiverzitásvesztés és ipari anyagok szennyezésével kapcsolatos egészségkárosodások -visszafordításán dolgoznak.
3. Költséghatékonyság: A lignocellulóz biomassza rendkívül bőséges és gyakran hulladékkét kezelik. Ezeknek az anyagoknak az átalakítása értékes glikolokká nemcsak a gyártási költségeket csökkenti, de gazdasági ösztönzőt is nyújt a mezőgazdasági közösségeknek és azoknak az iparágaknak, amelyek biomassza hulladékkal foglalkoznak.
4. Fosszilis függőség csökkentése: Az etilén- és propilén-glikolok bio változataira való áttérés révén az iparágak csökkenthetik a fosszilis nyersanyagok iránti függőségüket. Ez nemcsak egy stabilabb ellátási láncot biztosít, de hosszú távon hozzájárul az anyag- és energiabiztonsághoz is.
5. Lebomlás: A bioalapú glikolok természetes módon bomlanak le, minimalizálva a környezetre gyakorolt hatásukat. Ellentétben fosszilis forrásból származó társaikkal, ezek a glikolok természetesen lebomlanak, csökkentve a környezetszennyezést és a vízi élet károsítását.
Lignocellulóz alapú termelés előnyei az eddig általános cukoralapúhoz képest
Bár a növényi glikolok különböző forrásokból is előállíthatóak, beleértve a jelenlegi is elterjedt magas minőségű cukros növényi alapanyagokon nyugvó eljárásmóddal, a lignocellulóz alapú termelés kiemelkedik hatékonyságában és fenntarthatóságában. A lignocellulóz biomassza nem verseng az élelmiszertermeléssel, biztosítva, hogy az értékes mezőgazdasági területeket és erőforrásokat élelmiszerbiztonság céljából használják fel, miközben a nem élelmiszerminőségű növényi anyagok sok más anyag mellett glikol előállítására is felhasználhatók. A lignocellulóz alapú működés révén az vegyipar hozzájárulhat az élelmiszerkészletek nyomásának csökkentéséhez, és kiegyensúlyozottabb mezőgazdasági ökoszisztémát teremthetnek.
1. diagram: Üvegházhatású gázok kibocsátásának összehasonlítása
(Forrás: UPM – Ecoinvent adatbázisa alapján)
Továbbá, örömmel közöljük, hogy cégünknél, VETTÓ Kft, is elérhetőek lesznek az UPM ilyen típusú termékei. Az UPM egy vezető finn vállalat, amely számos területen tevékenykedik az erdőgazdálkodástól kezdve a papíriparon át a vegyiparig. Az UPM élen jár a fenntartható erdőgazdálkodásban és az ökológiailag tudatos termékek fejlesztésében. Különösen az UPM Biochemicals üzletáguk fordít nagy figyelmet a növényi alapú termékek kifejlesztésére, beleértve a lignocellulóz alapú glikolokat is.
2. ábra: UPM biofinomító építése - Leuna, Németország
(Forrás: UPM Biochemicals)
Ennek eredménye a világ első ipari méretű biofinomítójának létrehozása a németországi Leuna területén. Ebben a létesítményben a UPM fenntartható forrásból származó, tanúsított keményfából fog előállítani következő generációs biokémiai anyagokat, elősegítve a fosszilis alapú anyagokról a megújuló anyagok felé történő átmenetet különböző iparágakban. A finomító évente összesen 220 000 tonnát kíván előállítani, és várhatóan 2023 végén kezdi meg működését.