قشر الليمون واللوز ونشا الذرة وألياف الكتان تحمل مفاتيح قطع غيار السيارات صديقة للبيئة

فكر في صناعة السيارات أو صناعة البناء ولا يتبادر إلى الذهن قشر الليمون ونشا الذرة، وقشور اللوز، قد يعتمد المصنعون بشكل متزايد على مثل هذه المواد الخام في الوقت الذي تسعى فيه أوروبا لتقليل النفايات – من كل من الزراعة والبلاستيك.

ظهرت مواد صناعية جديدة عالية الأداء من نفايات المزارع من مشروع BARBARA ، مما يشير إلى الطريق لتكثيف الابتكار في الاقتصاد الحيوي الأوروبي.

الحصول على التعميم

بتمويل من شراكة بين الاتحاد الأوروبي والقطاع الخاص، استخدم المشروع المخلفات الزراعية بما في ذلك قشر الليمون ونشا الذرة، وقشور اللوز، وجلود الرمان كمضافات للبوليمرات الحيوية، والتي تحدث في الكائنات الحية مثل النباتات ويمكن استخدامها في التصنيع.

النتيجة: نماذج أولية لقطع غيار السيارات وقوالب البناء مصنوعة باستخدام خبرة الطباعة ثلاثية الأبعاد لمركز Aitiip Technology في إسبانيا.

وقالت بيرتا جونزالفو ، مديرة الأبحاث في Aitiip ، التي نسقت مشروع مدته ثلاث سنوات ونصف، “الشيء الأكثر إثارة من وجهة نظرنا هو أنه لا توجد مخلفات، بل موارد فقط”ـ “لقد تم التحقق من صحة قطع السيارات والإنشاءات بنجاح، مما يدل على أن الاقتصاد الدائري ممكن ويساهم في تقليل الأثر البيئي.”

يحفز الاتحاد الأوروبي تطوير المنتجات المشتقة من مواد ذات أصل بيولوجي ، كجزء من دفعة ليس فقط لخفض النفايات ولكن أيضًا للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ولجعل السلع الصناعية أكثر أمانًا.

يتوسع الاقتصاد الحيوي في الاتحاد الأوروبي منذ عقد من الزمان، ليصل إلى 2.4 تريليون يورو في عام 2019 ، ولديه آفاق نمو أخرى، وفقًا لدراسة أجريت في أكتوبر 2022.

في علامة على التوقعات العالية للصناعات القائمة على الأحياء ، أنشأ الاتحاد الأوروبي في عام 2014 مشروعًا مشتركًا بقيمة 3.7 مليار يورو معهم لتحفيز البحث في هذا المجال. تبع ذلك في عام 2022 مبادرة بقيمة 2 مليار يورو مع جهات فاعلة تتراوح من المزارعين إلى العلماء للتغلب على الحواجز التقنية والتنظيمية والسوقية للمنتجات القائمة على المنتجات الحيوية.

ينتج الاتحاد الأوروبي حوالي 60 مليون طن من نفايات الطعام و26 مليون طن من النفايات البلاستيكية سنويًا.

من المقرر أن تصبح صناعة المواد الصناعية من مصادر متجددة بما في ذلك النفايات ذات أهمية متزايدة ومشاريع مثل BARBARA هي مجرد البداية ، وفقًا لجونزالفو.

عندما بدأت BARBARA في عام 2017 ، كان هناك بوليمر حيوي واحد متاح للطباعة ثلاثية الأبعاد، زاد المشروع من عدد المواد الحيوية باستخدام مزيج من التكنولوجيا الحيوية الصناعية وتكنولوجيا النانو وتقنيات التصنيع المتقدمة.

لقد جاء بعمليات جديدة لاستخراج واستخدام مركبات مثل الأصباغ الطبيعية والمواد العضوية الحيوية التي تثبت الأصباغ ومضادات الميكروبات والزيوت الأساسية من الرمان والليمون وقشور اللوز والذرة.

الأبواب ولوحات العدادات

ابتكرت BARBARA ثماني مواد تحتوي على صبغة الرمان والليمون ، ورائحة الرمان الحيوية، ورائحة الليمون وقشور اللوز التي يمكن استخدامها بدلاً من البلاستيك الموجود.

أدت المواد الجديدة إلى اختلاف الألوان والروائح والقوام والخصائص المضادة للميكروبات.

كما قام الشركاء الـ 11 أيضًا بطباعة نماذج أولية من حواف الأبواب ولفافة لوحة العدادات لصناعة السيارات بالإضافة إلى قالب لمفاصل الجمالون لقطاع البناء.

تتمتع المواد الجديدة بخصائص ميكانيكية وحرارية وحتى جمالية أفضل، نتيجة لذلك، يمكن استخدامها لتحسين جودة المواد النهائية ، حتى إضافة لون أو عطر.

أثناء انتهاء المشروع، يأمل المشاركون أن تنتقل التكنولوجيا إلى مرحلة العرض التوضيحي في غضون السنوات الأربع إلى الخمس المقبلة، سيوضح ذلك إمكانيات الإنتاج بكميات كبيرة.

مع نمو صناعة البوليمرات الحيوية العالمية بنسبة 6٪ سنويًا وتوسع القطاع الأوروبي بنسبة 30٪ سنويًا ، قال جونزالفو إن الاتحاد الأوروبي في موقع ممتاز لقيادة الطريق، و”نحن نقترب خطوة واحدة من اقتصاد دائري حقيقي”، “يمكن أن تكون النفايات موردا وليس مجرد نفايات.”

لوح سيارة للمقعد الخلفي مصنوع من النفايات الحيوية

بدائل البلاستيك

على صعيد البلاستيك ، تبدو توقعات البحث واعدة أيضًا، في أوروبا ، تم إعادة تدوير 14٪ فقط من النفايات البلاستيكية محليًا في عام 2020 ، وفقًا للمفوضية الأوروبية.

أما النسبة المتبقية البالغة 86٪ فقد تم حرقها أو دفنها أو نفاياتها أو تصديرها ، مما يبرز الحاجة إلى إنشاء نظام أكثر استدامة، مع زيادة إنتاج البلاستيك على المدى المتوسط ، فإن تقليل بصمتها البيئية هو أمر أكثر أهمية.

بحث مشروع ECOXY ، الذي تم تمويله من خلال نفس الشراكة بين القطاعين العام والخاص مثل BARBARA ، عن بدائل حيوية للبلاستيك تُعرف باسم “المركبات الحرارية المقواة بالألياف” أو FRTCs.

في حين أن FRTCs خفيفة وقوية ، فإن أوراق اعتمادها الخضراء غير متوفرة. إلى جانب كونها مشتقة من الوقود الأحفوري ، لا يمكن إعادة تدويرها وغالبًا ما تكون مصنوعة من مواد سامة بما في ذلك مركب كيميائي معطل للغدد الصماء يسمى بيسفينول أ.

قال أراتز جينوا ، الباحث في CIDETEC ، وهو معهد إسباني يقوم بتنسيق ECOXY، يتم استخدام المركبات المعززة بالألياف أكثر فأكثر ، لذا يجب أن تكون هذه المركبات القائمة على أساس حيوي قادرة على استبدالها في جميع المجالات التي يتم استخدامها فيها ”.

تحالفًا من 12 شريكًا في مجال البحث والصناعة

تضمن المشروع، الذي تم تنفيذه بالتوازي مع BARBARA ، تحالفًا من 12 شريكًا في مجال البحث والصناعة من جميع أنحاء أوروبا.

لقد اتخذوا مواد نقطة انطلاقهم التي تعتبر متوافقة مع ثلاثة روبية: قابلة لإعادة التدوير، وإعادة تشكيل، وقابلة للإصلاح. في حين أن هذه المواد 3R قد حصلت بالفعل على براءة اختراع من قبل CIDETEC ، كان لها جانب سلبي.

قال جينوا: “لقد جعلناها أكثر استدامة ، لكننا ما زلنا نعمل مع المنتجات المشتقة من النفط والأكثر استخدامًا مشتق من ثنائي الفينول أ”، “لقد أتيحت لنا الفرصة للمضي قدمًا إلى الأمام وجعلها أكثر استدامة من خلال استخدام النفايات الحيوية لإنشاء FRTCs البيولوجية”.

نظر الكونسورتيوم إلى اللجنين المشتق من الخشب والألياف النباتية. واستخدمت راتنجًا حيويًا من اللجنين مع ألياف الكتان كتعزيز لتصنيع متظاهر، في هذه الحالة لوحة المقعد الخلفي للسيارة.

قال جينوا: “كانت القدرة على تطوير وتصنيع متظاهر أمرًا جيدًا حقًا”، “لقد بدأنا بكميات صغيرة من المواد ، وأظهرنا أنها قابلة للاستخدام على نطاق متوسط”.

كان التحدي الحقيقي هو التأكد من أن المادة الجديدة سيكون لها خصائص مماثلة لتلك المستخدمة حاليًا.

أظهرت الراتنجات القائمة على أساس حيوي خصائص جيدة جدًا ، تعادل تلك المشتقة من الوقود الأحفوري، وفقًا لجينوا، ولكن هناك مجال لتحسين قوة ألياف الكتان.

التركيز في المستقبل

يمكن أن تشمل الأبحاث المستقبلية استكشاف استخدام ألياف الكربون الحيوية، المستخرجة أيضًا من اللجنين، قال جينوا: “سنواصل العمل على تطوير وتحسين راتنجات 3R الحيوية لتطبيقات مختلفة”.

على سبيل المثال ، يعمل مشروع BIO-UPTAKE الممول من الاتحاد الأوروبي على ألواح السقف لصناعة البناء.

وقال جينوا: “في هذه الحالات ، لن يتم استخدام ألياف الكتان فحسب ، بل أيضًا ألياف الكربون الحيوية”.

على المدى القصير ، تعتبر المواد الجديدة أفضل لصحة العمال الذين يتعاملون معها أثناء التصنيع.

على المدى الطويل، ستستفيد البيئة بفضل تقليل النفايات الناتج إلى حد كبير.