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 lignocellulóz alapú glikolok gyártási folyamata
(Forrás: UPM Biochemicals)
A lignocellulóz és egyben növényi eredetű glikolok általános jellemzői:
1. Teljesítmény: Ezen etilén- és propilén-glikolok megegyező 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 hulladékként 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.
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, Bio-Etilén és Bio-Propilén néven. 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.