Z inovacijami od zibke do zibke
Združenje Cel.krog povezuje nove tehnologije z namenom optimalne izrabe primarne in odpadne biomase
Odpri galerijo
Foto Shutterstock
Članice Evropske unije morajo do leta 2030 zmanjšati odlaganje odpadkov za 35 milijon ton na leto. Da bi dosegli ta cilj, je treba povečati recikliranje za 100 milijon ton na leto. Raziskovalci in gospodarstveniki iščemo inovativne načine, kako odpadke ponovno uporabiti in vpeljati inovativne materiale v proizvodne procese, hkrati pa iščemo poti, kako zmanjšati količino odpadkov.
Skupna svetovna količina evidentiranih trdnih odpadkov, nastalih leta 2007, je bila 3,2 milijarde ton, od tega smo jih milijardo ton reciklirali ali ponovno uporabili. Približno 0,7 milijarde ton je bilo sežganih, uplinjenih, kompostiranih ali uporabljenih kot agregati. Poldrugo milijardo ton ali 47 odstotkov vseh odpadkov je ostalo dolgotrajno odloženih, neuporabljenih. Količine odpadkov in načini ravnanja z njimi se po državah sicer močno razlikujejo, vendar na splošno lahko ugotovimo, da je še veliko priložnosti za zapiranje snovnih tokov.
Model krožnega gospodarstva je ideal in izziv, h kateremu se vračamo in iščemo odgovore na vprašanja, kot na primer, kako zasnovati ponavljajočo se proizvodnjo in porabo, ki bi bila okoljsko smotrna in dovršena. Kako zmanjšati količino odpadkov? Kako odpadke vrniti v proizvodnjo in izkoristiti njihove spregledane potenciale? Kako vrednotiti okoljske odtise pri krožnih procesih? Kako spodbuditi vpletene, da bi bili pozorni na okoljske odtise proizvodnih postopkov in končnih izdelkov? Kako zgraditi zaupanje in skupno odgovornost, da bi lahko surovine med proizvajalci bolje krožile? Kako razviti parametre, s katerimi bi pravično oziroma pravilno vrednotili okoljske odtise v celotnem življenjskem ciklu izdelkov?
Metode za vrednotenje okoljskih vplivov kažejo kompleksnost zastavljenih vprašanj. Vrednotimo jih z več kazalci, s katerimi poskušamo pravično in uravnoteženo zajeti v obravnavo skrb za stanje okolja in ohranjanje biotske raznovrstnosti, varovanje zdravja ljudi in naravnih virov, pa tudi varstvo kulturne dediščine in druge vidike. Izdelke, materiale in proizvodne postopke najpogosteje vrednotimo z metodo LCA (angl. life-cycle assessment ali ocena življenjskega cikla), ki je trenutno edina standardizirana po vsem svetu uveljavljena metoda za izračun okoljskih odtisov. Tak izračun proizvajalcem in raziskovalcem med drugim omogoča vpogled v spregledane potenciale okoljskih izboljšav. Ker so postopki pogosto razdrobljeni, imajo prav raziskovalci okoljskih vprašanj marsikdaj pregled nad verigo sodelujočih in lahko opozorijo na spregledane priložnosti.
Pri obravnavi okoljskih vprašanj v javnosti večkrat naletimo na nekoliko nerodno poenostavljen izraz »ogljični odtis« proizvodov ali procesov v industriji. Ogljikove spojine, predvsem ogljikov dioksid in monoksid, so le eden od krivcev za globalno segrevanje, ki združuje prispevke več spojin, med drugim metana, ki ima bistveno večje učinke od ogljikovega dioksida, pa tudi dušikovega oksida in drugih spojin. Na splošno pa gre za spremljanje izpustov, za katere nas skrbi, da spreminjajo ravnovesje ozračja na Zemlji. Čeprav znanost ni enotna o segrevanju Zemlje kot posledici učinka tople grede zaradi sproščanja toplogrednih plinov, spremembe vseeno vrednotimo in spremljamo ter vzporedno raziskujemo pomen človekovih posegov v naravno ravnovesje.
Segrevanje ozračja ni edini, niti najpomembnejši parameter, ki nas skrbi, ko se sprašujemo o dolgoročnih posledicah našega ravnanja za planet. LCA poleg potenciala globalnega segrevanja vrednoti še množico drugih odtisov, na primer potencial zakisovanja zemlje in voda, splošno poenostavljeno kot »kisli dež«, potencial tanjšanja ozona, s katerim povezujemo povečana tveganja zaradi UV-sevanja, potencial izrabe abiotskih virov (na primer mineralnih surovin) ter okoljske vidike rabe vode in energentov. Ključno pri tem je, da so rezultati takšne analize večparametrični. Ni redko, da z LCA razkrijemo denimo, da proizvodnja izdelka, ki sicer res povzroči malo izpustov toplogrednih plinov v ozračje, hkrati močno onesnažuje vode ali tla oziroma ima visok neki drug okoljsko tvegan potencial.
V duhu zapiranja snovnih tokov in krožnega gospodarstva smo se v okviru projekta Cel.krog znotraj slovenske strategije pametne specializacije povezali raziskovalci iz podjetij in raziskovalnih institucij. Kot horizontalna dejavnost LCA spremlja vse raziskave in razvoj novih izdelkov. Cel kot okrajšava za celulozo je temeljni gradnik vseh inovacij in skupna nota partnerjev, hkrati pa ime namiguje na zavezanost h krožnemu pristopu pri ravnanju s surovinami oziroma naravnimi viri.
Da bi napredovali pri inovacijah in raziskavah izkoriščanja biomase kot obnovljivega surovinskega vira ter pri razvoju novih materialov in proizvodov, je združilo moči več kot dvajset partnerjev: raziskovalne skupine z inštitutov in fakultet s področij materialov, kemijskega inženirstva, nanotehnologije, gradbeništva, lesarstva, energetike ter predstavniki kemijske, tekstilne, papirne, lesne, transportne in avtomobilske industrije. Skupni cilj partnerjev je optimalna izraba potenciala primarne in odpadne biomase s kaskadno rabo naravnih vlaken in drugih dragocenih spojin (na primer zelenih kemikalij) v sedanjih in novih verigah vrednosti.
Inovacije in raziskave zajemajo gojenje gliv na odpadnem papirniškem mulju za pridobivanje encimov z namenom nadomeščanja kemikalij v industrijskih procesih, na primer pri čiščenju in recikliranju papirja; nove postopke pridobivanja nanoceluloze iz različnih (odpadnih) virov biomase in njeno integracijo v različne proizvode, med drugim v papirniški in tekstilni industriji; razvoj razgradljive bioplastike za uporabo v polimerni, avtomobilski in drugi industriji; inovativne opečne izdelke z vgrajenim odpadnim muljem in pepelom ter rabo odpadnega mulja iz čistilnih naprav kot kuriva.
Alternativna uporaba blata iz komunalnih čistilnih naprav ima na primer velik potencial v gospodarstvu. Marsikje namreč blato, ki nastane, ko vodo prečistijo, delno odlagajo na odlagališča. Zanimivo pa je, da ima tak odpadek, čeprav vsebuje veliko vode, ob ustreznem sušenju precejšnjo kurilno vrednost in ga lahko izkoristimo kot vir energije. Ker je razvoj naravnan k temu, da se krožno gospodarstvo uveljavi že na lokalni ravni, kjer prevoz surovin skoraj ni potreben, z raziskavami v okviru projekta Cel.krog nastaja inovativna naprava za pridobivanje energije (»waste-to-energy«) iz odpadkov z veliko vsebnostjo vode, v kateri bodo odpadke sežigali v neposredni bližini komunalnih naprav. Krog bo sklenjen tako, da bodo toploto iz sežigalnice speljali v sušilnico in s tem zmanjšali rabo drugih virov za pripravo toplote.
Še en zanimiv primer, ki je predmet raziskav, je uporaba papirniškega in morskega mulja v proizvodnji opeke. Opekarska industrija porabi namreč večje količine gline, ki jo izkopavajo in uporabljajo v opekarskih obratih. Veliki izrabi naravnih surovin se, kjer je le mogoče, poskušamo izogniti. Enako kakovost končnega proizvoda namreč lahko dosežemo z uporabo sekundarnih surovin oziroma »odpadkov« iz drugih industrijskih panog, pri čemer s pravilnim postopkom predelave njihove lastnosti tako približamo naravni surovini, da jo lahko popolnoma nadomestijo. Tako se papirna industrija in Luka Koper (ta s poglabljanjem vhodnih kanalov v pristanišče pridela zelo velike količine morskega mulja) znebita odpadka, ki ni le nekoristen, temveč zanje pomeni strošek in negativno vpliva na okolje, opekarska industrija pa dobi vhodno surovino in s tem zmanjša negativne vplive na okolje, saj uporablja manj gline z naravnih nahajališč. Poleg tega je v opekarstvu uporaben tudi pepel, ki nastaja pri sežigu papirniških odpadkov, ker ima dobre lastnosti, potrebne za vezivo.
Ko analizo LCA opravimo na izdelkih, kot so omenjeni, ki jih izdelujejo z inovativnimi, do okolja prijaznimi proizvodnimi postopki, in jih primerjamo s starimi, standardnimi metodami, opazimo, kako velikega napredka je sposobna znanost, če se povezuje v projektih, kakršen je Cel.krog. Z raziskavami se vse bolj bližamo konceptu »od zibke do zibke«, ki bo zamenjal ne najboljši koncept »od zibke do groba«. Temelj za izboljšave pa so zaupanje in kakovostno sodelovanje med institucijami in podjetji ter inovativen pristop v kombinaciji industrijskih izkušenj in širokega spektra znanja raziskovalcev, ki nas lahko privede do končnega cilja: družbe brez odpadkov in varovanja naravnih virov.
d Foto Gm
Skupna svetovna količina evidentiranih trdnih odpadkov, nastalih leta 2007, je bila 3,2 milijarde ton, od tega smo jih milijardo ton reciklirali ali ponovno uporabili. Približno 0,7 milijarde ton je bilo sežganih, uplinjenih, kompostiranih ali uporabljenih kot agregati. Poldrugo milijardo ton ali 47 odstotkov vseh odpadkov je ostalo dolgotrajno odloženih, neuporabljenih. Količine odpadkov in načini ravnanja z njimi se po državah sicer močno razlikujejo, vendar na splošno lahko ugotovimo, da je še veliko priložnosti za zapiranje snovnih tokov.
Metoda za izračun okoljskega odtisa
Model krožnega gospodarstva je ideal in izziv, h kateremu se vračamo in iščemo odgovore na vprašanja, kot na primer, kako zasnovati ponavljajočo se proizvodnjo in porabo, ki bi bila okoljsko smotrna in dovršena. Kako zmanjšati količino odpadkov? Kako odpadke vrniti v proizvodnjo in izkoristiti njihove spregledane potenciale? Kako vrednotiti okoljske odtise pri krožnih procesih? Kako spodbuditi vpletene, da bi bili pozorni na okoljske odtise proizvodnih postopkov in končnih izdelkov? Kako zgraditi zaupanje in skupno odgovornost, da bi lahko surovine med proizvajalci bolje krožile? Kako razviti parametre, s katerimi bi pravično oziroma pravilno vrednotili okoljske odtise v celotnem življenjskem ciklu izdelkov?
Metode za vrednotenje okoljskih vplivov kažejo kompleksnost zastavljenih vprašanj. Vrednotimo jih z več kazalci, s katerimi poskušamo pravično in uravnoteženo zajeti v obravnavo skrb za stanje okolja in ohranjanje biotske raznovrstnosti, varovanje zdravja ljudi in naravnih virov, pa tudi varstvo kulturne dediščine in druge vidike. Izdelke, materiale in proizvodne postopke najpogosteje vrednotimo z metodo LCA (angl. life-cycle assessment ali ocena življenjskega cikla), ki je trenutno edina standardizirana po vsem svetu uveljavljena metoda za izračun okoljskih odtisov. Tak izračun proizvajalcem in raziskovalcem med drugim omogoča vpogled v spregledane potenciale okoljskih izboljšav. Ker so postopki pogosto razdrobljeni, imajo prav raziskovalci okoljskih vprašanj marsikdaj pregled nad verigo sodelujočih in lahko opozorijo na spregledane priložnosti.
- Združenje Cel.krog povezuje raziskovalce iz podjetij in institucij.
- Raziskujejo možnosti biomase kot obnovljivega surovinskega vira ter razvijajo nove materiale.
- Končni cilj je družba brez odpadkov in varovanje naravnih virov.
Ogljik ni edini krivec
Pri obravnavi okoljskih vprašanj v javnosti večkrat naletimo na nekoliko nerodno poenostavljen izraz »ogljični odtis« proizvodov ali procesov v industriji. Ogljikove spojine, predvsem ogljikov dioksid in monoksid, so le eden od krivcev za globalno segrevanje, ki združuje prispevke več spojin, med drugim metana, ki ima bistveno večje učinke od ogljikovega dioksida, pa tudi dušikovega oksida in drugih spojin. Na splošno pa gre za spremljanje izpustov, za katere nas skrbi, da spreminjajo ravnovesje ozračja na Zemlji. Čeprav znanost ni enotna o segrevanju Zemlje kot posledici učinka tople grede zaradi sproščanja toplogrednih plinov, spremembe vseeno vrednotimo in spremljamo ter vzporedno raziskujemo pomen človekovih posegov v naravno ravnovesje.
Segrevanje ozračja ni edini, niti najpomembnejši parameter, ki nas skrbi, ko se sprašujemo o dolgoročnih posledicah našega ravnanja za planet. LCA poleg potenciala globalnega segrevanja vrednoti še množico drugih odtisov, na primer potencial zakisovanja zemlje in voda, splošno poenostavljeno kot »kisli dež«, potencial tanjšanja ozona, s katerim povezujemo povečana tveganja zaradi UV-sevanja, potencial izrabe abiotskih virov (na primer mineralnih surovin) ter okoljske vidike rabe vode in energentov. Ključno pri tem je, da so rezultati takšne analize večparametrični. Ni redko, da z LCA razkrijemo denimo, da proizvodnja izdelka, ki sicer res povzroči malo izpustov toplogrednih plinov v ozračje, hkrati močno onesnažuje vode ali tla oziroma ima visok neki drug okoljsko tvegan potencial.
Cel.krog za izkoriščanje biomase
V duhu zapiranja snovnih tokov in krožnega gospodarstva smo se v okviru projekta Cel.krog znotraj slovenske strategije pametne specializacije povezali raziskovalci iz podjetij in raziskovalnih institucij. Kot horizontalna dejavnost LCA spremlja vse raziskave in razvoj novih izdelkov. Cel kot okrajšava za celulozo je temeljni gradnik vseh inovacij in skupna nota partnerjev, hkrati pa ime namiguje na zavezanost h krožnemu pristopu pri ravnanju s surovinami oziroma naravnimi viri.
Proizvodnja nekega izdelka pogosto res povzroči malo izpustov toplogrednih plinov, vendar močno onesnažuje vode ali tla ali ima visok neki drug okoljsko tvegan potencial.
Da bi napredovali pri inovacijah in raziskavah izkoriščanja biomase kot obnovljivega surovinskega vira ter pri razvoju novih materialov in proizvodov, je združilo moči več kot dvajset partnerjev: raziskovalne skupine z inštitutov in fakultet s področij materialov, kemijskega inženirstva, nanotehnologije, gradbeništva, lesarstva, energetike ter predstavniki kemijske, tekstilne, papirne, lesne, transportne in avtomobilske industrije. Skupni cilj partnerjev je optimalna izraba potenciala primarne in odpadne biomase s kaskadno rabo naravnih vlaken in drugih dragocenih spojin (na primer zelenih kemikalij) v sedanjih in novih verigah vrednosti.
Primeri inovacij
Inovacije in raziskave zajemajo gojenje gliv na odpadnem papirniškem mulju za pridobivanje encimov z namenom nadomeščanja kemikalij v industrijskih procesih, na primer pri čiščenju in recikliranju papirja; nove postopke pridobivanja nanoceluloze iz različnih (odpadnih) virov biomase in njeno integracijo v različne proizvode, med drugim v papirniški in tekstilni industriji; razvoj razgradljive bioplastike za uporabo v polimerni, avtomobilski in drugi industriji; inovativne opečne izdelke z vgrajenim odpadnim muljem in pepelom ter rabo odpadnega mulja iz čistilnih naprav kot kuriva.
Inovacije pri izkoriščanju biomase
- pridobivanje encimov iz gliv na papirniškem mulju za nadomeščanje kemikalij
- nanoceluloza iz odpadnih virov biomase
- razgradljiva bioplastika za polimerno, avtomobilsko in drugo industrijo
- opečni izdelki z vgrajenim odpadnim muljem in pepelom
- kurivo iz odpadnega mulja iz čistilnih naprav
Alternativna uporaba blata iz komunalnih čistilnih naprav ima na primer velik potencial v gospodarstvu. Marsikje namreč blato, ki nastane, ko vodo prečistijo, delno odlagajo na odlagališča. Zanimivo pa je, da ima tak odpadek, čeprav vsebuje veliko vode, ob ustreznem sušenju precejšnjo kurilno vrednost in ga lahko izkoristimo kot vir energije. Ker je razvoj naravnan k temu, da se krožno gospodarstvo uveljavi že na lokalni ravni, kjer prevoz surovin skoraj ni potreben, z raziskavami v okviru projekta Cel.krog nastaja inovativna naprava za pridobivanje energije (»waste-to-energy«) iz odpadkov z veliko vsebnostjo vode, v kateri bodo odpadke sežigali v neposredni bližini komunalnih naprav. Krog bo sklenjen tako, da bodo toploto iz sežigalnice speljali v sušilnico in s tem zmanjšali rabo drugih virov za pripravo toplote.
Še en zanimiv primer, ki je predmet raziskav, je uporaba papirniškega in morskega mulja v proizvodnji opeke. Opekarska industrija porabi namreč večje količine gline, ki jo izkopavajo in uporabljajo v opekarskih obratih. Veliki izrabi naravnih surovin se, kjer je le mogoče, poskušamo izogniti. Enako kakovost končnega proizvoda namreč lahko dosežemo z uporabo sekundarnih surovin oziroma »odpadkov« iz drugih industrijskih panog, pri čemer s pravilnim postopkom predelave njihove lastnosti tako približamo naravni surovini, da jo lahko popolnoma nadomestijo. Tako se papirna industrija in Luka Koper (ta s poglabljanjem vhodnih kanalov v pristanišče pridela zelo velike količine morskega mulja) znebita odpadka, ki ni le nekoristen, temveč zanje pomeni strošek in negativno vpliva na okolje, opekarska industrija pa dobi vhodno surovino in s tem zmanjša negativne vplive na okolje, saj uporablja manj gline z naravnih nahajališč. Poleg tega je v opekarstvu uporaben tudi pepel, ki nastaja pri sežigu papirniških odpadkov, ker ima dobre lastnosti, potrebne za vezivo.
Ključno sodelovanje med institucijami
Ko analizo LCA opravimo na izdelkih, kot so omenjeni, ki jih izdelujejo z inovativnimi, do okolja prijaznimi proizvodnimi postopki, in jih primerjamo s starimi, standardnimi metodami, opazimo, kako velikega napredka je sposobna znanost, če se povezuje v projektih, kakršen je Cel.krog. Z raziskavami se vse bolj bližamo konceptu »od zibke do zibke«, ki bo zamenjal ne najboljši koncept »od zibke do groba«. Temelj za izboljšave pa so zaupanje in kakovostno sodelovanje med institucijami in podjetji ter inovativen pristop v kombinaciji industrijskih izkušenj in širokega spektra znanja raziskovalcev, ki nas lahko privede do končnega cilja: družbe brez odpadkov in varovanja naravnih virov.
