Hvedehalmaffald kunne være grundlag for grønnere kemikalier

Halmresterne fra høstet hvede kan omdannes til biobaserede kemikalier, der giver store drivhusgasbesparelser og ikke konkurrerer med fødevareforsyninger eller skader økosystemer.

Forskere håber at kunne bruge de enorme mængder hvedehalm, der i øjeblikket rådner på europæiske gårde, til at udvikle byggestenene til grønnere biokemikalier.

De efterladte hvedestilke efter høst kan ikke spises af dyr, så de bruges normalt som strøelse til husdyr eller efterlades på marker som en måde at berige jorden på.

Men OPTISOCHEM-projektet, finansieret af EU's Joint Undertaking-program for biobaserede industrier, håber at omdanne dette overskydende materiale til noget mere nyttigt - en gas kaldet bio-isobuten.

»Hvedehalm er den vigtigste type landbrugsrester i EU – omkring 144 millioner tons akkumuleres hvert år, sagde Bernard Chaud, direktør for industriel strategi hos Global Bioenergies, i Frankrig.

Sukker, der findes i hvedehalmen, gæres og omdannes til gas på et bioraffinaderi, hvor bio-isobuten så kan udvindes og igen kan bruges til at skabe biokemikalier. Disse kan så erstatte fossile brændstoffer-baserede kemikalier, der bruges til at lave mange plastik, maling, dæk, smøremidler, klæbemidler og tætningsmidler.

Det kunne tilbyde en ny kulstofneutral energikilde kaldet biobrændstof - en, der suger kulstof ud af atmosfæren, mens planterne vokser og ikke frigiver yderligere emissioner, når det brændes, i modsætning til kul, olie eller gas.

Biobrændstoffer anses for at være et af de mest realistiske alternativer til fossile brændstoffer til transportsektoren, især for luftfarts- og maritime industrier.

Men biobrændstoffer er kommet under intens kontrol, da de konkurrerer med fødevareafgrøder om jord, ofte i dele af verden, hvor fødevaresikkerheden allerede er truet.

Der er også blevet sat spørgsmålstegn ved deres reduktioner af CO2-emissioner på grund af mængden af ​​jord og infrastruktur, der er nødvendig for at producere dem.

"Vi står over for en udfordring - vi har brug for mere produktion til en voksende befolkning, men vi har begrænsede ressourcer, sagde Chaud, der er koordinator for OPTISOCHEM. 'Samtidig ønsker vi at beskytte miljøet og reducere brugen af ​​fossile brændstoffer. Med bio-isobuten fra hvedehalm, vi kan bruge et råmateriale, der allerede er tilgængeligt (til biokemikalier).'

Ifølge analyse foretaget af Chaud, hvis blot 48 millioner af de 144 millioner tons hvedehalmaffald, der produceres i EU årligt, blev indsamlet, det kunne producere 21 millioner tons sukker, der kunne fodre 100 kommercielle bioraffinaderianlæg til at producere en stabil forsyning af biokemikalier til brug for forskellige industrier, herunder biobrændstoffer, og erstatte hvad der svarer til 35 millioner tønder fossilt brændstof om året.

Disse anlæg kunne bygges i landdistrikter, hvor de fleste hvedefarme i Europa ofte er placeret, at bringe nye arbejdspladser til landet under byggeri og drift.

'Det giver en ekstra indtægtsstrøm, sagde Chaud. '(Landmænd) vil ikke kun sælge kornet, men også halmen.'

Ved projektets afslutning, Chaud håber, at de vil have planerne for det første kommercielle bioraffinaderi, som han sagde kunne begynde at betale landmænd for deres hvedehalm om under et årti.

Men hvis planteejere og landmænd begge har et incitament til at indsamle hvedehalm, kunne for meget organisk materiale fjernes fra markerne, udsætte jorden for erosion og nedbrydning?

"I bæredygtigt landbrug bør en brøkdel af denne rest (hvedehalm) forblive i marken for at reducere erosion og beskytte det organiske kulstof og næringsstoffer i jorden, sagde Chaud. 'Men du kan eksportere op til 30-60 % uden at bringe jordkvaliteten i fare.'

Projektet har også en konservativ tilgang og betragter kun en tredjedel af den tilgængelige hvedehalm som tilgængelig til biobrændstof og biokemisk produktion i deres beregninger af det potentielle fremtidige marked.

I mellemtiden restmaterialerne fra den forarbejdede hvedehalm kan bruges som et alternativ til gødning baseret på fossilt brændsel, et biprodukt, der ville understøtte, frem for at hindre, bæredygtigt landbrug.

Grønne bygninger

Derudover hvedehalmaffald kan også bruges til at understøtte en grønnere byggeindustri.

Det EU-finansierede REHAP-projekt forsøger at omdanne affald af hvedehalm til nye produkter, der kan bruges til at fremstille miljøvenlige harpikser til træ og biokemikalier til grønnere cement.

'Vi udvinder sukker og lignin fra hvedehalmaffald, sagde Dr Miriam García, en materialeforsker ved Tecnalia Research and Innovation Center i Gipuzkoa, Spanien, der hjælper med at koordinere REHAP. Projektet nærmer sig slutningen af ​​dets første år, hvor forskerne har udviklet processerne til at udvinde disse biokemikalier.

Fra dette materiale, holdet har til formål at udvikle bio-harpikser, der kan bruges til at reducere mængden af ​​fossile brændstoffer, der bruges til at udvikle kunstige kemikalier, der i øjeblikket bruges til fremstilling af træplanker og -brædder.

Deres biokemikalier kunne også fungere som et forbedret bindemiddel i beton, med til at reducere mængden af ​​vand, der er nødvendig under byggeriet.

De udvinder også sukker og tanniner fra skovbrugsaffald, som vil blive brugt til at udvikle træplader samt bæredygtige polyurethaner, en type polymer, der bruges til boligisolering, møbler og sengetøj.

"Vi demonstrerer levedygtigheden af ​​at bruge dette affald i en så massiv sektor som byggeri, sagde Dr García.

Ved at kombinere biokemikalier fra hvedehalm og træaffald, Dr. García mener, at de kan have en stor indflydelse på emissionerne af fossile brændstoffer fra byggeindustrien.

"Vi forventer at reducere kuldioxidemissionerne betydeligt, ' hun sagde. "Vi tror, ​​vi kan reducere fossile brændselsressourcer med 80-100 %, afhængig af materialet (erstattet med et REHAP-alternativ).'

I øjeblikket afbrændes det meste træaffald, men ved at låse den ind i bygninger, kulstof kan opfanges i stedet for igen at blive frigivet til atmosfæren.

'Vi tilføjer værdi til dette affald, ikke kun ved at skabe produkter, der sparer energi eller lagrer kulstof, men gennem produkter, der har en højere økonomisk værdi, sagde Dr García.