Швейцарский стартап придумывает замену нефти

Святая святых стартапа Bloom Biorenewables: лаборатория. Здесь эксперты компании изобретают заменитель нефти. swissinfo.ch

Стружки, солома, вишневые косточки или ореховая скорлупа в качестве сырья для производства биопластика, текстиля, косметики и парфюмерии — швейцарский стартап Bloom Biorenewables разработал технологию, позволяющую использовать для производства этих товаров биомассу вместо нефти. 

Русскоязычную версию материала подготовил Игорь Петров.

«Когда я только начинал изучать химию, мне сразу стало видно, что в этой науке всё тогда вращалось вокруг нефтехимии, т. е. переработки нефти. А вот сегодня в профильных вузах на первое место вышло уже преподавание „зеленой химии“. И мы надеемся, что химики будущего не станут больше использовать нефть в качестве базового сырья, потому что мы к тому времени сможем обходиться без нефти». 

Таково мнение Флорана Эрогеля, соучредителя и генерального директора компании-стартапа Bloom BiorenewablesВнешняя ссылка. Именно так он видит будущее, более того, он это будущее не просто видит, он намерен лично сформировать его именно таким. С этой целью он основал стартап, который сначала функционировал в формате компании, возникшей в «деловой экосреде» вокруг Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). 

«Цель состояла в том, чтобы избавить нас в перспективе от нефти не только в области передовых исследований, но и в нашей повседневной жизни. Сейчас нефть или нефтепродукты можно ведь найти практически везде: в одежде, обуви, в смартфонах, компьютерах, мебели, упаковке и в бутылках. Нефтепродукты также содержатся в наших продуктах питания в виде ароматизаторов, таких как ванилин, а также в парфюмерии, в косметике, в моющих средствах и даже в лекарствах». 

«И тут нужно что-то менять. В энергетическом секторе уже достигнут значительный прогресс в том, что касается разработки альтернатив нефти, — говорит Ф. Эрогель. — Но если взять такую область, как прикладное материаловедение, то здесь мы находимся еще только в самом начале. На самом же деле речь идет, в итоге, о поиске альтернативных источников промышленного углерода. Одним из таких источников является, например, CO2, растворенный в атмосфере. 

Флоран Эрогель (Florent Héroguel), гендиректор Bloom Biorenewables. swissinfo.ch

Но его добыча пока не столь проста, как хотелось бы. Другим таким источником является обычная биомасса. Получаемый из нее углерод мог бы дать нам возможность производить экологически чистые виды продукции, создав экономику, основанную на вторичной переработке отходов и замкнутых производственно-сырьевых циклах».

Не только биоэтанол и бумага

Биомасса, используемая в качестве исходного материала в Лаборатории каталитических технологий синтеза углеродных материалов и изучения проблем, связанных с переходом на экологически устойчивые технологии (Laboratory of Sustainable and Catalytic ProcessingВнешняя ссылка) при Лозаннском политехе (EPFL) — одном из партнеров стартапа, основанного Ф. Эрогелем, — состоит из древесины, коры деревьев, листьев, косточек вишни и персика, плодовых оболочек и других так называемых «лингоцеллюлозных материалов» (ЛЦМ).

Лигноцеллюлоза — это сухоe веществo растений, так называемая лигноцеллюлозная биомасса, наиболее распространенное сейчас сырьё для производства биотоплива, главным образом биоэтанола. Оно состоит из углеводных (целлюлоза, гемицеллюлоза) и ароматических (лигнинa, одеревеневших стенок растительных клеток) полимеров. Этот материал поэтому обладает свойствами, которые вполне могут позволить использовать его в качестве сырьевого заменителя нефти. 

«До сих пор биомасса использовалась промышленным способом в основном для производства бумаги. Проблема только тут в том, что в этой области продуктивно используются только 40 процентов компонентов древесины, остальные сжигаются или выбрасываются. Мы же хотим перерабатывать не менее 75% биомассы», — говорит Флоран Эрогель. 

Для проведения испытаний он использует сейчас 10-литровый реактор, в котором биомасса нагревается и обрабатывается растворителями. Первая фракция, целлюлоза, сепарируется фильтром. Затем отделяются лигнин-содержащая и гемицеллюлозо-содержащая жидкости. На последующих этапах они изолируются, очищаются и тестируются с помощью самого разнообразного оборудования, доступного в лабораториях EPFL, включая центрифуги, хроматографы и т. д.

Текстиль и биопластмасса

«Производить бумагу мы тоже могли бы. Но наша цель — извлечь как можно больше сырья, например для производства текстиля. Сегодня нам очень не хватает хлопка, удовлетворить спрос на него не удается в полной мере, поэтому сегодня большие объемы текстильных материалов изготавливаются из нефти: например, речь идет о полиэстере, синтетике из полиэфирных волокон, или об акриловом волокне.

Шелуха и стружки спасут планету. В этом, по крайней мере, убеждены «юные химики» из швейцарского стартапа Bloom Biorenewables. swissinfo.ch

Текстильная промышленность во все большей степени нуждается в альтернативах с целью для производства более экологичных видов продукции, потому что тот же полиэстер очень вреден для окружающей среды, — говорит Ф. Эрогель. —  Текстиль, который производится из биомассы, уже существует, лидером на рынке в этом секторе является пока одна австрийская компания. Но в Швейцарии в настоящее время также идут исследовательские работы в том же направлении».

«Следует учитывать, что у нас все еще остается целый ряд открытых вопросов в части, касающейся целесообразности и потенциала используемых в настоящее время методов производства таких заменителей. Именно поэтому мы вместе с нашими партнерами трудимся над разработкой альтернативных процессов, которые в меньшей степени загрязняли бы окружающую среду и были бы более эффективными, не завися только от лесных опилок», — говорит Ф. Эрогель.

Первые результаты уже есть. Это прозрачные нити, изготовленные из биопластмассы на основе целлюлозы, полученной в лабораторных условиях. Недавно совместно с партнерами его стартап уже начал использовать уникальные свойства гемицеллюлозы. Она в особенной степени подходит для производства биопластика, которым можно было бы заменять полипропиленовую упаковку, загрязняющую окружающую среду. Недавно на такого рода технологии обратил внимание и Евросоюз. 

Первые результаты в виде продукции, готовой к выводу на рынок: прозрачные нити из биопластика, произведенные на основе лабораторным образом полученной целлюлозы. swissinfo.ch

В рамках нового плана действий в области переработки отходов Брюссель хочет положить конец разбазариванию невозобновляемых ресурсов, сократить объемы ТБО и более активно продвигать упаковку и другую продукцию, изготовленную из разлагающегося, экологичного пластика. Крупнейшие пищевые компании, такие как «Нестле» и «Данон», уже объявили о своем намерении в ближайшие несколько лет стать углеродно-нейтральными, заменив нынешнюю упаковку продукцией, изготовленной из растительных материалов. 

Ароматы и парфюмерия

Однако главной надеждой швейцарского стартапа остаётся лигнин. «Присутствующий сейчас на рынке лигнин конденсируется во время его производства, разлагается и становится очень темным. Разработанный нами процесс, однако, стабилизирует его, предотвращая конденсацию и разложение.

Это позволяет извлекать очень чистый, легкий лигнин, который может быть использован, например, в производстве косметики. Он также,  причем с технологической точки зрения в относительно щадящих условиях, может быть разделен на полимерные вещества, что дает возможность извлекать ароматические молекулы нужд для пищевой и парфюмерной промышленности». А она ведь также ищет себе новые материалы на растительной основе, стремясь снизить свою зависимость от нефтепродуктов. 

Ученые-исследователи из Bloom Biorenewables уже несколько лет работают с соответствующими компаниями, чтобы на деле увидеть варианты возможного применения их веществ. Уже сейчас они умеют производить ароматические молекулы, идентичные, например, ванилину и эвгенолу (вещество класса фенолов, аромат гвоздики).

«Мы начали наши исследования в 2015 году в EPFL в лаборатории профессора Джереми Лютербахера (Jeremy Luterbacher) с целью найти наилучшие варианты использования биомассы. Вскоре мы поняли, что наибольший потенциал, в том числе с чисто рыночной точки зрения, имеет именно лигнин. И сегодня производить лигнин, который можно было бы использовать, например, для производства продукции парфюмерии, можем только мы».

Из лаборатории до рынка

В 2017 году молодые исследователи подали в EPFL патентную заявку на производство такого сверхкачественного лигнина, а два года спустя Флоран Эрогель, Джереми ЛютербахерВнешняя ссылка и Реми Бузер (Remy Buser) основали стартап-компанию Bloom Biorenewables с целью сделать лабораторную технологию доступной для промышленности и рынка.

Стартап, уже получивший несколько наград, в том числе премию швейцарского, из города Золотурн, венчурного «Фонда Вигье» (Vigier-StiftungВнешняя ссылка), быстро убедил как институциональных, так и частных инвесторов. В августе 2020 года компания смогла привлечь финансирование в размере более трех миллионов швейцарских франков, часть этой суммы поступила от японской компании Yokogawa, работающей в основном в химическом и энергетическом секторах. 

Эти средства будут использованы, в частности, для финансирования новой штаб-квартиры компании в городе Марли (Marly) под Фрибуром. Благодаря сотрудничеству с Высшей школой прикладных технических наук и архитектуры (Hochschule für Technik und Architektur HEIAВнешняя ссылка) во Фрибуре ученые теперь могут использовать гораздо более крупные реакторы (объемом до 600 литров) для производства из биомассы лигнина и других веществ.

В 2022 году компания планирует построить уже целый завод стоимостью в 30-50 миллионов швейцарских франков. «Мы надеемся извлекать из одной тонны биомассы от 750 до 900 килограммов сырья для производства текстиля, биопластика и лигнина. Это очень высокий показатель», — говорит Флоран Эрогель. Молодой предприниматель убежден, что такая новая технология не только поможет защитить окружающую среду, но и создаст химии в целом новый имидж. 

«Когда мы говорим, что занимаемся химией, многие все еще думают, что мы загрязняем природу. А на самом деле мы способны именно с помощью химии внести куда больший вклад в защиту нашей планеты, чем можно было бы себе представить».