CZ/EN

Rozvoj bioekonomiky se bez strojařů neobejde

Proklínaná biopaliva první generace, jako řepka či kukuřice, jsou dnes už dávno překonaná. Technologie doc. Krátkého několikanásobně zvyšuje využitelnost zemědělského odpadu. Nechceme-li brzdit vývoj, musíme přehodnotit termín ekonomická návratnost.

Drtivá většina výzkumných pracovišť světa se více či méně potýká s finančními problémy. Ústav procesní a zpracovatelské techniky, jeden z ústavů Fakulty strojní ČVUT v Praze, má situaci zas ještě o jeden aspekt věci náročnější. Pomineme-li rutinní, komerčně zaměřenou část jejich činnosti, pak - co se zpracování odpadu týče - k realizaci technických řešení, která zde umějí najít, potřebují mimo jiné i politickou či celospolečenskou vůli. Bez nadsázky lze říci, že se neobejdou bez toho, aby svět změnil náhled na to, co se vyplatí. K termínu biotechnologie by bylo potřeba přiřadit ještě termín bioekonomika…

Jako příklad vezměme výzkum doc. Lukáše Krátkého – předúprava zemědělského odpadu. Ten se – bez předúpravy - tradičně zpracovává v bioplynových stanicích, kterých je jen u nás několik set. Problém spočívá v tom, že biologická rozložitelnost takového odpadu často nepřesahuje 20 %. Např. při výrobě bioplynu z lignocelulózového odpadu je zpravidla jen pouhá pětina této hmoty využitelná a zbylé čtyři pětiny se vracejí zpátky na pole. Proces předúpravy zemědělského odpadu ovšem míru jeho využitelnosti zásadním způsobem mění…

Doc. Krátký popisuje: „Zkoušeli jsme aplikovat některé metody, jako například termické vyváření, kdy vezmete zemědělský odpad, dáte ho do vody a rozvaříte jako v papiňáku. Nicméně náš papiňák umí až 200 stupňů a zkoušeli jsme i efekt papiňáku, který doma vybuchne. Pokud navíc použijete pro termické rozváření rozdrcený materiál, zvýší se biologická rozložitelnost odpadu až na 80 %. Najednou tedy zbývá minimum odpadu. Výborné je i to, že při rozváření se zemědělský odpad z velké části rozpustí, protože obsahuje velké množství ve vodě rozpustných látek. A jakmile je něco rozpuštěné ve vodě, mikroorganismy to dobře zfermentují a proces dobře funguje.“

Dalo by se tedy očekávat, že bioplynové stanice utrhají výzkumníkům z Ústavu procesní a zpracovatelské techniky ruce. Čím to, že jejich provozovatelé stále dávají přednost odpadu bez předúpravy?

 prumysl/pribehy/PT_22.jpg„Problém je,“ vysvětluje doc. Krátký, „že tato technologie je investičně i provozně velmi náročná a v průmyslovém měřítku neodzkoušená. Pracuje s vysokými provozními tlaky i teplotami, nutná je komplikovaná regulace procesu. K běžné bioplynce přijede bagr a do homogenizační jímky nasype denní dávku suroviny, která se po naředění na potřebnou konzistenci přímo dávkuje do fermentoru. Je to tedy extrémně jednoduchá technologie z hlediska provozu i údržby.
Přestože technologie termicko-expanzní předúpravy není prozatím v průmyslovém měřítku instalovaná, potenciál jejího uplatnění lze nalézt např. v tradičních provozech výroby biopaliv druhé generace, tj. v bioplynových stanicích, biolihovarech a v jiných fermentačních technologiích. Své uplatnění může rovněž nalézt při extrakci biochemikálií a biomateriálů z odpadů, tj. při materiálové recyklaci lignocelulózových odpadů. Ve spolupráci s prof. Márovou a doc. Obručou z Fakulty chemické VUT v Brně aktuálně testujeme potenciál termicko-expanzní předúpravy dřevních odpadů pro výrobu bioplastů. Ty jsou na rozdíl od klasických plastů biologicky rozložitelné a nepředstavují ekologickou zátěž. Vypadají stejně jako klasické plasty a svými vlastnostmi (tvrdost, pružnost, ohebnost, odolnost) se blíží klasickým plastům. Mohou být ovšem méně odolné vůči dlouhodobému vlivu prostředí, zejména vodě, proto naleznou uplatnění všude tam, kde jsou zapotřebí plasty se zkrácenou životností - například věci na jedno použití jako sáčky, tašky, bedny, ale i plastové talíře a příbory, nebo květináče a netkané mulčovací textilie… Doposud byla snaha vyrábět bioplasty z kukuřičného škrobu nebo řepného cukru, což je ovšem potravinářská komodita. Současný trend je získat základní surovinu pro jejich výrobu fermentací předupravených zemědělských odpadů a odpadů z dřevozpracujícího průmyslu.“ 

Vedoucí ústavu prof. Tomáš Jirout vnímá problém komplexní materiálové a energetické recyklace v souvislostech daleko širších: „To, že zatím nikde nestojí biorafinerie, která zpracovává 200 tun odpadu denně, je otázka toho, že jsme na začátku politické a sociálně-ekonomické vůle toto řešit. Pryč je doba proklínaných biopaliv první generace, jako je řepka, kukuřice nebo cukrovka, které ničí půdní fond a musíme je nejdříve vypěstovat. Navíc když třeba vyrábíme bioplyn z kukuřice, tváříme se sice strašně ekologicky, ale zároveň tak vyprodukujeme nemalé množství CO2, který unikne do atmosféry. Další vývojový stupeň proto přestavují biopaliva, k jejichž výrobě využijeme odpady ze skládek, a pokud možno při tom ještě nějaké nežádoucí látky, třeba CO2, spotřebujeme. A myslím, že i laik cítí, jak úžasné je, že dnes umíme zpracovat odpad tak, aby z něj vznikla nějaká dále využitelná surovina – tedy už nejen palivo, ale třeba plast, papír, textil nebo dokonce potravina. Budoucnost komplexního zpracování a recyklace odpadů proto vidíme v konceptu biorafinerie.

V praxi jsou ovšem tyto technologie a jejich využití zatím v plenkách. Stejné je to ale i v jiných oborech… V Německu sice padají žaloby, protože zakazují vjezd autům do měst. Máme ale elektromobily za rozumnou cenu? Nemáme. Máme hybrid za rozumnou cenu? Nemáme. A v té samé situaci jsme i my s biotechnologiemi: Chce někdo likvidovat odpad a vyrobit z něj něco prospěšného? U nás na Ústavu procesní a zpracovatelské techniky Fakulty strojní ČVUT v Praze k tomu máme potřebné know-how, umíme vize chemiků převést do průmyslového měřítka, postavit výrobní linky a vyrábět na nich z odpadu nejrůznější suroviny. Stojíme ale teprve na začátku nové velké éry průmyslu, nového vnímání světa, nového pojetí ekonomiky – bioekonomiky. Ta nebere v úvahu jen prostou ekonomickou návratnost, ale zvažuje, zda je věc rentabilní i z hlediska lidského zdraví a stavu přírody. A vývoj se tomu bude muset přizpůsobit. Ve spolupráci s chemiky a biology a s patřičnou celospolečenskou vůlí z toho pak můžeme vystavět nové produktové odvětví.“