Innowacyjna technologia waloryzacji chromowych odpadów garbarskich oparta na ekstrakcji białek, odzysku chromu i produkcji biogazu.

 

Kontekst

Globalna ilość odpadów wygenerowanych w przemyśle garbarskim wyniosła ponad 800 milionów ton rocznie, z czego ok. 200 milionów ton zostało wyprodukowanych w Europie. Rocznie w Unii Europejskiej wytwarzanych jest ok. 210 milionów m2 materiałów skórzanych, a do ich produkcji wykorzystywanych jest ok 3,5 miliona ton odczynników chemicznych i 8,4 miliona m3 wody. Liczby te obejmują tylko odpady, których skład chemiczny jest porównywalny z końcowym materiałem skórzanym. Odpady z przemysłu garbarskiego są utylizowane wraz z konwencjonalnymi odpadami, które w zależności od kraju są składowane lub spalane. Oznacza to, że zawarte w nich związki chromu i metali ciężkich są odprowadzane do środowiska naturalnego bezpośrednio lub w formie popiołu, podczas gdy przy garbowaniu nowych skór wykorzystywany jest świeży garbnik chromowy.

 

Cel i pakiety robocze

Celem projektu jest opracowanie nowych technologii recyklingu związków chromu z odpadów garbarskich oraz ocena możliwości ich ponownego wykorzystania podczas wyprawy skór surowych. Działania zaplanowane w projekcie zmierzają do zminimalizowania negatywnego wpływu przemysłu garbarskiego na środowisko, a także wykorzystania metod biotechnologicznych do zagospodarowania biomasy w kierunku odzysku energii. Podstawowym celem zaplanowanych prac badawczych jest odzysk związków chromu z odpadów powstających podczas garbowania skór surowych oraz wytworzenie energii na bazie pozostałej materii organicznej.

Aby osiągnąć założony cel należy wyodrębnić związki chromu z odpadów garbarskich, a pozostałą materię organiczną poddać się działaniu mikroorganizmów. W projekcie proponuje się, aby odpady garbarskie w pierwszym etapie zostały poddane obróbce za pomocą odpowiedniego procesu fizyko-chemicznego, tzw. ciśnieniowej hydrolizy termicznej (ang. thermal pressure hydrolysis - TPH), który realizowany będzie przez PFI. Produktami tego procesu są dwie fazy: ciekła i stała. Dostosowując i optymalizując warunki TPH, stężenie chromu może być regulowane w każdej z tych faz. Z kolei chrom obecny w fazie ciekłej może zostać wyodrębniony dzięki odpowiednim warunkom zaawansowanych procesów, opracowanym przez Łukasiewicz-ITEE. Odzyskany chrom będzie następnie testowany pod kątem możliwości jego ponownego wykorzystania do wyprawy skór surowych. Prace te będą prowadzone we współpracy Łukasiewicz-ITEE z OIBS i zakładają przeprowadzenie próbnych testów wyprawy różnego typu skór oraz analizę wytworzonych materiałów w celu wskazania ilości chromu, który będzie mógł zostać ponownie wykorzystany w procesach garbarskich. W kolejnym etapie, materia organiczna pozbawiona związków chromu będzie badana pod kątem możliwości jej wykorzystania do produkcji biogazu oraz jako dodatków do zastosowań biotechnologicznych. Na podstawie wyników badań przeprowadzonych przez PFI możliwe będzie ustalenie bilansów energetycznych. Na skutek tego, zostanie wykazane, jaką część energii wymaganej (podczas produkcji skóry) można uzyskać poprzez produkcję biogazu z materii organicznej.

Wyniki prac zaplanowanych do realizacji w niniejszym projekcie będą mogły być bezpośrednio wykorzystywane w zastosowaniach gospodarczych i ekologicznych.

 

Potencjał gospodarczy i ekologiczny

Potencjał gospodarczy projektu opiera się na integracji procesów odzysku energii i materiałów z odpadów stałych generowanych podczas wytwarzania materiałów skórzanych. Obecnie odpady tego typu są odbierane z garbarni przez wyspecjalizowane firmy i zazwyczaj są spalane lub składowane. Koszty takiego podejścia do zagospodarowania odpadów garbarskich rosną z roku na rok, a w ostatnich latach podwoiły się do ok. 150 euro za tonę. Zastosowanie technologii opracowanych w ramach projektu może zredukować te koszty. Dzięki wykorzystaniu stałych odpadów garbarskich do produkcji biogazu, koszty energii (zużywanej podczas produkcji skóry) mogą zostać znacznie obniżone, a odzysk związków chromu z pozostałości produkcyjnych może przyczynić się do obniżenia kosztów zaopatrzenia garbarni w chemikalia.

 

Konsorcjum

W skład Konsorcjum realizowanego projektu wchodzą: Prüf – und Forschungsinstitut Pirmasens.V. (PFI), Ogólnopolska Izba Branży Skórzanej (OIBS) i Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Technologii Eksploatacji (Łukasiewicz-ITEE).

Prace badawcze zaplanowane w projekcie będą prowadzone przez PFI oraz Łukasiewicz-ITEE, które dysponują zapleczem badawczym do realizowania zaawansowanych procesów technologicznych. Z kolei PFI i OIBS zrzeszają dużą część MŚP w swoich krajach. Umożliwiło to utworzenie Międzynarodowego Komitetu Użytkowników, reprezentującego różne branże przemysłowe związane z tematyką projektu (przedsiębiorstwa zajmujące się m.in. wytwarzaniem materiałów skórzanych, produkcją gazu, biotechnologią, inżynierią procesową), który będzie monitorował znaczenie rezultatów projektu.  OIBS reprezentując przemysł garbarski zapewni odpowiednią ilość materiałów (odpadów i skór surowych) do przeprowadzenia prac badawczych zaplanowanych w projekcie. Przedsiębiorstwa sektora MŚP będą regularnie informowane o postępach realizowanych prac, dzięki czemu będą miały możliwość ukierunkowania prowadzonych badań zgodnie z ich potrzebami.