Przemysł spożywczy, jest źródłem sporej ilości odpadów organicznych. Naukowcy z AGH w Krakowie postanowili efektywnie je wykorzystać. Prof. dr hab. Aneta Magdziarz z Wydziału Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej będzie prowadzić projekt, który pozwoli zagospodarować resztki powstające przy produkcji żywności.
Cukier, dżem wiśniowy, olej rzepakowy i piwo – to produkty spożywcze, które prawie każdy z nas często kupuje. Niestety ich produkcja przyczynia się do powstawania znacznych ilości odpadów. Wytłoki buraczane, pestki wiśni, makuch rzepakowy oraz szyszki chmielowe to przykłady takich odpadów biomasowych. Brak ich zagospodarowania jest sprzeczny z ideą gospodarki obiegu zamkniętego (GOZ) oraz hierarchią postępowania z odpadami opisaną w unijnej dyrektywie 2008/98/WE, która została zmieniona przez dyrektywę 2018/851 z dnia 30 maja 2018 r. Te zmiany mają na celu dalsze wzmocnienie zasad gospodarki o obiegu zamkniętym, promowanie lepszego gospodarowania zasobami i minimalizowanie wpływu na środowisko. Zespół prof. dr hab. Anety Magdziarz ma pomysł na to, jak można by efektywnie zagospodarować te odpady, tzn. nie tylko ograniczyć ich ilość, ale pozyskać z nich biopaliwo oraz materiały do redukcji zanieczyszczeń. Projekt Nowe podejście do waloryzacji materiałów biowęglowych otrzymanych w procesie zgazowania odpadów z przemysłu spożywczego będzie mógł zostać zrealizowany dzięki finansowaniu przyznanemu przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS 26.
SYNGAZ Z BIOMASY
Głównym przedmiotem badań, na którym skupią się prace zespołu prof. dr hab. Anety Magdziarz, będzie proces zgazowania odpadów z przemysłu spożywczego w obecności katalizatora w układzie kaskadowym. W tym procesie specjalnie przygotowany odpad biomasowy poddawany będzie działaniu pary wodnej lub/i ditlenku węgla w temperaturze 900–1000°C, prowadząc do otrzymania gazu syntezowego. Otrzymany gaz następnie trafi do kolejnego reaktora, w którym dzięki zastosowaniu odpowiedniego katalizatora nastąpi poprawa właściwości gazu, a przede wszystkim zwiększenia ilości pozyskanego w tym procesie wodoru. Kaskadowość tego procesu polega na tym, że te dwa kolejne etapy będą przeprowadzane w oddzielnych układach reakcyjnych. Powstały syngaz będzie można wykorzystać jako paliwo lub do produkcji różnorodnych związków chemicznych, takich jak amoniak, aldehydy, alkohole, kwasy organiczne i inne.
Chociaż procesowi zgazowania można poddawać także inne odpady organiczne, to te wymienione zostały tak dobrane, by umożliwić uzyskanie jak największej ilości gazu syntezowego, ale także w pełni wykorzystać pozostałość stałą po procesie zgazowania. W ramach realizacji projektu zostaną opisanie reakcje chemiczne zachodzące podczas badanego procesu zgazowania katalitycznego, jak również zbadany zostanie wpływ parametrów procesu tj. temperatura, czynnik zgazowujący oraz rodzaj katalizatora. Zespół naukowców ma nadzieję, że pozwoli to na zoptymalizowanie procesu przetwarzania odpadów spożywczych i uzyskiwania gazu oraz pozostałości stałej o jak najkorzystniejszych właściwościach fizykochemicznych.
TO CO NAJWAŻNIEJSZE
Najistotniejszą część projektu będą stanowić badania pozostałości stałej po procesie zgazowania, a przede wszystkim jej waloryzacja, w celu poprawy właściwości tj. powierzchnia właściwa, dobrze rozwinięta struktura porowata, z odpowiednią kombinacją mikroporów, mezoporów i makroporów, właściwości katalityczne, adsorpcyjne i zdolność wychwytu CO2. To priorytetowy cel projektu, który wychodzi naprzeciw wymaganiom idei zrównoważonego rozwoju. Prof. Aneta Magdziarz zakłada, że uzyskana pozostałość będzie mogła znaleźć zastosowanie w wielu obszarach, np. w rolnictwie, ochronie środowiska, budownictwie, a nawet w przemyśle kosmetycznym, a przez to stanie się materiałem o tzw. wartości dodanej.
Jeżeli uda się uzyskać materiał o pożądanych właściwościach, będzie on mógł być stosowany zarówno do oczyszczania wody jak i gazu. Takie zagospodarowanie pozostałości stałej po procesie zgazowania pozwoliłoby na wykorzystanie wszystkich produktów.
Zmniejszenie zanieczyszczeń wodnych i gazowych jest kluczowe dla zdrowia ekosystemów i ludności, a jednoczesne wykorzystanie pozostałości stałej procesu zgazowania oznaczałoby bardziej zrównoważony i efektywny model gospodarowania zasobami. Ponadto, zastosowanie materiałów węglowych w oczyszczaniu mogłoby prowadzić do innowacji w technologii adsorpcji, potencjalnie rozwijając nowe metody i materiały o jeszcze lepszych właściwościach. Podsumowując, uzyskanie materiału węglowego o pożądanych właściwościach adsorpcyjnych i jego wykorzystanie w oczyszczaniu wody i gazu jest obiecującym kierunkiem, który może znacząco przyczynić się do zrównoważonego rozwoju, ograniczenia ilości zanieczyszczeń oraz ochrony środowiska naturalnego.
Wyzwaniem będzie prowadzenie badań w kierunku uzyskania materiału, który – poza pożądanymi właściwościami adsorpcyjnymi – będzie mieć także odpowiednie właściwości fizyczne. Odpowiednia gęstość nasypowa może ułatwiać transport i aplikację materiału w różnych systemach adsorpcyjnych. Planowane jest uformowanie peletów o odpowiedniej twardości oraz wytrzymałości mechanicznej, co może znacząco zwiększyć ich użyteczność i efektywność w wielu zastosowaniach przemysłowych i konsumenckich.
Źródło: AGH
