by 
Rosnące koszty zagospodarowania odpadów i presja na ograniczanie emisji sprawiają, że coraz większe znaczenie zyskują technologie pozwalające odzyskać z pozostałości produkcyjnych realną wartość. Zużyte oleje spożywcze, odpady z hodowli owadów czy resztki roślinne po zbiorach są dziś traktowane nie tylko jako problem środowiskowy. To także potencjalne źródło energii, nawozów i innych produktów o zastosowaniu przemysłowym. Właśnie nad takimi rozwiązaniami pracują badacze z Politechniki Wrocławskiej. Ich metody mają pomóc przekształcać odpady w pełnoprawne surowce dla gospodarki obiegu zamkniętego.
Olej, w którym smażono frytki, odpady po hodowli owadów i pozostałości roślinne po zbiorach – dla trójki naukowców z Politechniki Wrocławskiej to nie problem do utylizacji. To surowiec czekający na drugie życie. Dr inż. Aleksander de Rosset, dr inż. Daniel Szopa i dr inż. Karol Postawa, tegoroczni stypendyści Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego, każdy inną drogą – biologiczną, chemiczną i obliczeniową – odpowiadają na to samo pytanie: co zrobić z odpadem, żeby przestał być kosztem, a stał się zasobem?
Prąd i surowiec z frytkownicy
W restauracjach i barach szybkiej obsługi zużyty olej to problem – trzeba go gdzieś oddać, zapłacić za odbiór, a i tak zwykle kończy jako odpad niskiej wartości. Dr inż. Aleksander de Rosset z Wydziału Chemicznego PWr opracował sposób, by wykorzystać go ponownie z pomocą bakterii. W jego mikrobiologicznych ogniwach paliwowych mikroorganizmy „zjadają” odpadowy olej roślinny i przy okazji produkują prąd elektryczny. Ale to nie wszystko, ponieważ naukowiec dopilnował, by ten sam proces jednocześnie wytwarzał biosurfaktanty. To naturalny, mikrobiologiczny zamiennik syntetycznych środków powierzchniowo czynnych, stosowanych między innymi w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i wydobywczym. Innymi słowy: z jednego odpadu, w tym samym procesie, powstają dwa produkty o wymiernej wartości rynkowej.
– Zaproponowanym przeze mnie rozwiązaniem jest wykorzystanie mikrobiologicznych ogniw paliwowych zasilanych olejami odpadowymi z przemysłu spożywczego do syntezy mikrobiologicznych surfaktantów i jednoczesnej produkcji energii elektrycznej. Ta technologia otwiera drogę do przekształcania trudnych odpadów w handlowo wartościowe produkty oraz energię elektryczną – mówi dr inż. Aleksander de Rosset.
Dzięki pieniądzom z grantu Opus przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki inżynier będzie teraz rozwijał skalowalne warianty tej technologii, gotowe do zastosowania w przemyśle.
Owady, które trafiają z powrotem na pole
Larwy Tenebrio molitor, czyli mącznika młynarka, hoduje się dziś na masową skalę – między innymi jako alternatywne źródło białka. Problem w tym, że taka hodowla generuje odpady, z którymi trzeba coś zrobić. Dr inż. Daniel Szopa z Wydziału Chemicznego PWr znalazł dla nich zastosowanie, którego nikt się nie spodziewa: zamienia je w nawóz. Za pomocą hydrolizy chemicznej rozkłada zawarte w odpadach białka na mieszaniny bogate w aminokwasy. Następnie sprawdza, jak drobne zmiany w procesie – dobór kwasu, zasady, warunków reakcji – wpływają na to, jak taki nawóz działa na rośliny. Efekt to spójna ścieżka od odpadu do gotowego, biodegradowalnego produktu, który uwalnia składniki odżywcze powoli i w kontrolowany sposób.
– Najważniejsze w tych badaniach było dla mnie pokazanie, że odpady wysokobiałkowe mogą być wartościowym surowcem, a nie tylko problemem do utylizacji – mówi dr inż. Daniel Szopa.
W kolejnym etapie Daniel Szopa chce poszerzyć swoje badania o mikrobiologię oraz wykorzystanie ultradźwięków w procesach ekstrakcji. Planuje także rozwijać zastosowania biopolimerów w nawozach, foliach funkcjonalnych i matach nawozowych.
Algorytm, który wie, ile dymu powstanie, zanim ktoś podpali odpady
Trzeci z naukowców, dr inż. Karol Postawa, również z Wydziału Chemicznego, nie zajmuje się samym odpadem. Analizuje to, co dzieje się, zanim trafi on do przetworzenia. Buduje modele oparte na sztucznych sieciach neuronowych. Przewidują one, ile emisji powstanie podczas pirolizy odpadów roślinnych – jeszcze zanim proces w ogóle się zacznie. Te same narzędzia pomagają optymalizować katalizatory stosowane w kotłach retortowych oraz modelować, jak najefektywniej zamienić pozostałości po uprawach w energię. W praktyce oznacza to, że instalacje przetwarzające odpady roślinne mogą działać taniej, czyściej i z mniejszym ryzykiem kosztownych błędów.
– Interdyscyplinarne doświadczenie chemiczne i biotechnologiczne pozwala mi spojrzeć na te procesy z unikalnej perspektywy, rzadko dostępnej dla osób wyspecjalizowanych tylko w jednej z tych dziedzin – wyjaśnia dr inż. Karol Postawa.
Trzy różne odpady, metody i branże docelowe – a mimo to jeden wspólny kierunek myślenia. Bakterie, hydroliza i sieci neuronowe spotykają się tu w tym samym miejscu: tam, gdzie odpad przestaje być końcem procesu produkcyjnego, a staje się jego początkiem.
