Zużyty olej po smażeniu, odpady po hodowli owadów i resztki roślin mogą stać się cennymi surowcami. Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pokazują, że to, co dziś trafia do utylizacji, w przyszłości może służyć do produkcji energii, nawozów i nowych technologii.
- Jak zużyty olej spożywczy może zostać wykorzystany do produkcji energii elektrycznej.
- W jaki sposób odpady po hodowli owadów mogą stać się ekologicznym nawozem.
- Jak sztuczna inteligencja pomaga przewidywać emisje i usprawniać przetwarzanie odpadów.
Za projektami stoją dr inż. Aleksander de Rosset, dr inż. Daniel Szopa i dr inż. Karol Postawa. To tegoroczni stypendyści Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Każdy z nich bada odpady z innej perspektywy: biologicznej, chemicznej i obliczeniowej. Łączy ich jeden cel – znaleźć dla nich nowe zastosowanie.
Jak odzyskać prąd z frytkownicy?
W restauracjach i barach szybkiej obsługi zużyty olej jest problemem. Trzeba go oddać i zapłacić za odbiór. Często kończy jako odpad niskiej wartości.
Dr inż. Aleksander de Rosset z Wydziału Chemicznego PWr opracował sposób na jego ponowne wykorzystanie. Pomagają w tym bakterie. W jego mikrobiologicznych ogniwach paliwowych mikroorganizmy „zjadają” odpadowy olej roślinny. Przy okazji produkują prąd elektryczny.
To nie wszystko. Ten sam proces pozwala także wytwarzać biosurfaktanty. Są one naturalnym, mikrobiologicznym zamiennikiem syntetycznych środków powierzchniowo czynnych. Wykorzystuje się je między innymi w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i wydobywczym.
Innymi słowy: z jednego odpadu 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.
W ramach grantu Opus przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki będzie teraz rozwijał skalowalne warianty tej technologii. Mają być gotowe do zastosowania w przemyśle.
Owady, które trafiają z powrotem na pole
Larwy Tenebrio molitor, czyli mącznika młynarka, hoduje się dziś na masową skalę. Są między innymi alternatywnym źródłem białka. Problemem pozostają odpady powstające podczas hodowli.
Dr inż. Daniel Szopa z Wydziału Chemicznego PWr znalazł dla nich nowe zastosowanie. Zamienia je w nawóz. Za pomocą hydrolizy chemicznej rozkłada białka zawarte w odpadach na mieszaniny bogate w aminokwasy. Następnie sprawdza, jak zmiany w procesie wpływają na działanie nawozu. Analizuje między innymi dobór kwasu, zasady oraz warunków reakcji.
Efektem jest droga od odpadu do gotowego, biodegradowalnego produktu. Nawóz 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 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, bada etap poprzedzający przetwarzanie odpadów. Nie analizuje samego odpadu, ale to, co dzieje się przed jego wykorzystaniem. Buduje modele oparte na sztucznych sieciach neuronowych. Pozwalają one przewidzieć, ile emisji powstanie podczas pirolizy odpadów roślinnych. Wszystko jeszcze przed rozpoczęciem procesu.
Te same narzędzia pomagają optymalizować katalizatory stosowane w kotłach retortowych. Pozwalają też sprawdzić, jak najlepiej zamienić pozostałości po uprawach w energię.
W praktyce oznacza to bardziej efektywne instalacje do przetwarzania odpadów roślinnych. 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.
Badacz planuje teraz złożenie wniosku habilitacyjnego oraz komercjalizację opracowanych przez siebie narzędzi.
