想起汽车或建筑行业,你几乎不会想到柠檬皮、玉米淀粉和杏仁壳。然而,随着欧洲寻求减少农业和塑料的浪费,制造商可能越来越依赖这些原材料了。
BARBARA项目从农场废物中产生了新的高性能工业材料,为欧洲生物经济的创新指明了道路。
获取循环
该项目由欧盟和私营部门合作资助,使用包括柠檬皮、玉米淀粉、杏仁壳和石榴皮在内的农业残留物作为生物聚合物的添加剂,生物聚合物存在于植物等活性生物体中,可用于制造业。该项目利用西班牙Aitiip技术中心的3D打印专业知识制作了汽车零部件和建筑模具的原型。
从研究人员的角度来看,最令人高兴的是没有残留物,只有资源。汽车和建筑件已经成功验证了这一为期三年半的项目,表明循环经济是可能的,并有助于减少对环境的影响。
欧盟正在推动生物来源材料的产品开发,这不仅是为了减少浪费,也是为了减少二氧化碳排放和使工业产品更安全。根据2022年10月的一项研究,欧盟生物经济十年来一直在扩张,2019年达到2.4万亿欧元,并有进一步的增长前景。
2014年,欧盟与生物产业建立了37亿欧元的联合承诺,以刺激该领域的研究,这表明人们对生物产业寄予厚望。随后,2022年,一项20亿欧元的倡议由农民和科学家发起,以克服生物产品的技术、监管和市场障碍。
欧盟每年产生约6000万吨食物垃圾和2600万吨塑料垃圾。Gonzalvo表示,利用包括废物在内的可再生资源生产工业材料将变得越来越重要,像BARBARA这样的项目才刚刚开始。
当BARBARA于2017年开始时,只有一种生物聚合物可用于3D打印。该项目结合了工业生物技术、纳米技术和先进制造技术,增加了生物基材料的数量。
车门和仪表板
BARBARA创造了八种材料,包括石榴和柠檬色素、石榴生物酶染剂、柠檬香料和杏仁壳,可以用来代替现有的塑料。新材料带来了不同的颜色、香气、质地和抗菌属性。
这11家合作伙伴还为汽车行业制造了门饰和仪表面板的原型,以及建筑行业的桁架接头模具。这种新材料具有更好的机械性能、热性能甚至美观性能。
因此,它们可以用来提高最终材料的质量,甚至可以添加颜色或香味。虽然该项目已经结束,但参与者希望该技术能够在未来四到五年内进入演示阶段。这将表明大规模生产的可能性。
目前,离真正的循环经济又近了一步。废物可以是一种资源,而不仅仅是废物。
塑料替代品
在塑料方面,研究前景也很有希望。
根据欧盟委员会的数据,2020年,欧洲只有14%的塑料垃圾在国内回收。剩下的86%被焚烧、填埋、丢弃或出口,这突出表明需要建立一个更可持续的系统。
从中期来看,随着塑料产量的增长,减少其对环境的影响变得更加重要。ECOXY项目由与BARBARA相同的公私合作伙伴关系资助,寻找生物基塑料替代品,即“纤维增强热固性复合材料”。纤维增强复合材料正被越来越多地使用,因此这些生物基复合材料应该能够在它们使用的所有领域取代它们。
3Rs
该项目与BARBARA同时进行,包括来自欧洲各地的12个研究和行业合作伙伴组成的联盟。他们将符合3R原则的材料作为出发点:可回收、可重塑和可修复。虽然这些3R材料已经被cidatec申请了专利,但它们有一个缺点。
研究人员已经让它变得更可持续,但我们仍然在使用来自石油的产品,而最常用的产品来自双酚A。我们有机会更进一步,利用生物废物制造生物复合材料,使其更具可持续性。
真正的挑战是确保新材料具有与目前使用的材料相当的性能。据Genua称,生物基树脂表现出非常好的性能,相当于来自化石燃料的树脂。但是亚麻纤维的强度还有提高的空间。
未来重点
未来的研究可能包括探索生物基碳纤维的使用,也是从木质素中提取的。研究人员将继续致力于生物基3R树脂的开发和优化,以适应不同的应用。在这些情况下,不仅会使用亚麻纤维,还会使用生物碳纤维。
从短期来看,新材料对生产过程中处理它们的工人的健康更好。从长远来看,环境将在很大程度上受益于由此减少的浪费。