Livscyklusvurdering peger på bæredygtigheds hotspots i biokemisk produktion

Sorte kemikalier fra olie forurener. Grønne fra biomasse gør det ikke. Eller er det virkelig så enkelt? Ikke nødvendigvis, som vist i to nyligt publicerede artikler om livscyklusvurderinger (LCA'er) i Naturens bæredygtighed og GCB Bioenergi .

"At noget er 'bio' betyder ikke altid, at det er bedre. Det afhænger primært af produktionsbetingelser og energiforbrug i forskellige livscyklusfaser. Derfor, generelt, vi er nødt til at tænke og vurdere hele produktets livscyklus for at identificere deres virkninger, "siger Ólafur Ögmundarson, forsker ved Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain).

I dette studie, Ólafur Ögmundarson og hans kolleger undersøgte, hvordan LCA'er kan guide os mod mere bæredygtige biokemiske produktionsmetoder. En løsning er at identificere problematiske miljømæssige hotspots i produktionsprocessen af ​​vigtige biokemikalier, som i dette tilfælde er kemikalier fremstillet af vedvarende biomasse med mikrobiel gæring.

Minimer opløsningsmidler og sort energi

I undersøgelsen offentliggjort i GCB Bioenergi , forskerne fokuserede på den vigtige biokemiske mælkesyre, der mest bruges til bioplast. Selvom denne biokemikalie ikke kommer i en olie-afledt version, LCA'en viste nogle hotspots til forbedring af biomasseinputtet.

Desuden, fra eksemplet med mælkesyre, forfatterne så nogle generelle tendenser. For eksempel, tung brug af opløsningsmidler kan have en negativ indvirkning på det biokemiske bæredygtighedsaftryk. Denne negative påvirkning blev set, selvom opløsningsmidlerne blev genbrugt, fordi den proces ofte er meget energikrævende.

En anden generel tendens er, at brug af sort energi i produktionen kan gøre bæredygtige biokemikalier til forurenende alternativer.

Man kan spørge, om det er værd at gøre kemikalier bæredygtigt. Svaret er uden tvivl 'ja', hvis man ønsker et bæredygtigt samfund, der ikke er afhængig af fossile brændstoffer. Desuden, der er stort plads til forbedringer, når det kommer til kemikalier. I 2017 forbrugerkemikalier udgjorde cirka 50 procent af kemikaliemarkedet med en samlet omsætning på ca. USD 2, 100 mia. Desuden, kun omkring 1-2 % af alle kemikalier er biofremstillet i dag.

"At finde alternative og bæredygtige produktionsmetoder for sorte kemikalier er bydende nødvendigt og et presserende spørgsmål, " siger Ólafur Ögmundarson.

Havbaseret biomasse kan blive en del af løsningen

I dag, mælkesyre fremstilles af majssukker af mikrober. I vurderingen, forskerne sammenlignede majssukker med majsstover og makroalger i dets tidlige udviklingsstadier. Selvom makroalger stadig er et hypotetisk råstof for mikrober, Brug af alger vil have adskillige fordele:De optager ikke landbrugsjord, de vokser hurtigt, og de er relativt nemme at spise for mikrober sammenlignet med biomasse på hård jord som blade og træer. Den største udfordring med makroalger er, at de skal tørres for at blive transporteret til bioraffinaderiet. Og da tørring er energikrævende, makroalger endte med en temmelig dårlig bæredygtighedsfaktor i denne undersøgelse.

"På steder med primært sorte energikilder, denne tørringsproces vil gøre den bæredygtige faktor endnu værre. Men hvis du kan undgå at tørre makroalger og samtidig få mikroberne til at fodre på alle de forskellige sukkerarter, der er tilgængelige i dette råmateriale, det kan blive et mere bæredygtigt alternativ til at bruge sukker. Men teknologierne er stadig for umodne til at drage for dristige konklusioner, " siger Ögmundarson.

Vi har brug for flere LCA'er

Forskerne understreger, at vi har brug for flere LCA'er til en masse biokemikalier. Uden disse, du forsøger at løse et problem i mørket.

"I alt for mange tilfælde det er ikke klart, om de faktiske miljøpåvirkninger af nye bioprodukter er blevet beregnet, før de markedsføres. Dette kan have nogle meget negative konsekvenser, for hvis du for sent finder ud af, om din metode og produkt faktisk er mere forurenende end de nuværende produkter på markedet, du ikke har tid til at optimere for disse negative påvirkninger, siger han og fortsætter:

"Vi, derfor, anbefaler at anvende LCA i udviklingen af ​​biokemikalier på en systematisk måde til at identificere miljømæssige hotspots på et tidligt udviklingsstadium. Det vil give andre forskere et værktøj til at lede deres forskning til at udvikle ægte miljømæssigt bæredygtige biokemikalier, mens der stadig er plads til ændringer. Dette vil fremskynde bidraget fra bioteknologi til at løse verdens bæredygtighedsudfordringer."

Penge og bæredygtighed bør gå hånd i hånd

I dag, en standardiseret LCA ikke overvejer et produkts økonomiske levedygtighed, f.eks. produktions- og investeringsomkostninger, markeder og priser. For at rette op på dette, forskere ved Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, i samarbejde med forskergruppen Quantitative Sustainability Assessment ved DTU Management, arbejder på at kombinere LCA-metoden med teknoøkonomi. En Techno-Economic Assessment (TEA) analyserer den tekniske og økonomiske ydeevne af en proces, produkt eller service. Dette gøres for at evaluere både den miljømæssige og økonomiske bæredygtighed af nye og fremtidige biokemikalier med et bæredygtigt mål for øje.

Ólafur Ögmundarson er i dag tilknyttet The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability gennem Horizon 2020-projektet MIAMi, hvor han undersøger bæredygtighedspotentialet, hotspots og muligheder for at skabe specifikke kræftlægemidler i mikrobielle produktionsværter i stedet for at udtrække dem fra sjældne planter.