מעכשיו תחשבו פעמיים לפני שאתם משליכים את עצמות הדגים שלכם לפח / ד"ר אליעד סילקוף

מה הייתם אומרים אם היינו מספרים לכם שניתן לקחת פסולת עירונית או חקלאית, מתעשיית הדגים, ולהפוך אותה למעכבי בעירה חדשניים ולאבני בניין לייצור פוליאמידים? פרויקט DAFIA הממומן במסגרת Horizon 2020 מציג תוצאות מפתיעות

תמונה 1: פרויקט DAFIA – סכמה לתהליך ההפרדה וייצור החומרים החדשים (PA, FR, ג'לטין) מפסולת עירונית ופסולת דגים.

כ-150,000,000 טונות של פסולת עירונית מוצקה (MSW – Municipal Solid Waste) מוטמנות באירופה מדי שנה. אליהם מתווספים יותר מ-1,300,000 טונות של פסולת מהחקלאות הימית (MRRM – Marine Rest Raw-Materials) הנוצרת בעיקר על ידי מדינות דיג כמו נורבגיה ודנמרק. אין זה סוד שמציאת דרך לשימוש בפסולת זו ולייצור בר קיימא נמצא בראש סדר העדיפויות של הנציבות האירופית. לשם כך הוקם פרויקט DAFIA, שמשכו ארבע שנים, במסגרת תכנית המחקר והחדשנות של האיחוד האירופי Horizon 2020.

מקנים ערך לפסולת

השותפים בפרויקט DAFIA, ביניהם גם דרן מעבדות מנס ציונה, לקחו על עצמם משימה מאתגרת. עיקרה לחקור את אפשרות להפיק מהפסולת חומרים בעלי ערך מוסף. אפשרות זו אינה חדשה אולם בשיטות הסטנדרטיות היא מצריכה טיפולי ניקיון והפרדה מקדימים לפסולת שאינם כלכליים.

פרויקט DAFIA בחן למעשה את הטכנולוגיה ופיתח שיטות חדשות וחסכוניות יותר לטיפול בפסולת. בנוסף, פותח תהליך שאינו מצריך כלל הפרדה ועל כן הוא בעל יתרון משמעותי יחסית לשיטות הקיימות. תוצאות המחקר הראו מגוון חומרים שניתן לקבל מהפסולת: מעכבי בעירה, ציפויים אכילים ואריזות ואבני בניין כימיות (כדוגמת חומצות דיקרבוקסיליות לייצור פוליאמידים ופוליאסטרים) למגוון יישומים תעשייתיים.

אז איך מפרידים ומטפלים בפסולת?

ראשית היה צורך לבחור ולאפיין את זרמי הפסולת המתאימים לתהליך. אחת מהדרישות ההכרחיות לתהליך יציב הוא זרם פסולת שאינו משתנה באופן משמעותי בין אצוות שונות ובין נקודות איסוף שונות. לאחר בחינה נמצא כי פסולת עירונית מוצקה (MSW) לאחר מיון ופסולת מעורבת הם מועמדים טובים כזרמי הזנה לתהליך.

פסולת מחקלאות ימית גם היא נמצאה מתאימה. זאת מכיוון שלא נצפה שוני משמעותי בסוגי פסולת מתעשיות דגים שונות כדוגמת פסולת סלומון, פסולת דג בקלה (קוד) ופסולת מסוגי דגים אחרים.

במהלך הפרויקט נמצא כי הקפאה הנה טכניקת שימור מתאימה לאחסון לטווח ארוך עבור שני זרמי הפסולת (MSW ו-MRRM). לבסוף, נמצאה דרך יעילה להפרדת זרמי הפסולת לאבני בניין: שומנים, חלבונים ותרכובות מסיסות במים. ההפרדה בוצעה בהצלחה בניצולות של מעל 90% וכן פותחה טכנולוגיה חסכונית לבידוד ולטיהור של חומצות גרעין (DNA, RNA) ושל ג'לטין.

מעכבי בעירה ביולוגיים

בהתאם למגמת הקיימות, גם תחום מעכבי הבעירה נתון לרגולציה קפדנית. חומרים היכולים לגרום לנזק סביבתי משמעותי (כדוגמת ברום) מוחלפים בדור חדש של חומרים כאשר עד כה, כל התחליפים הם ממקור סינתטי.

במסגרת פרויקט DAFIA, הצליח הצוות של דרן מעבדות מנס ציונה ליצור משפחה חדשה של מעכבי בעירה עם אחוז משמעותי של חומרים ביולוגיים שמקורם בפסולת. אלו פועלים בדומה למוצרים מקבילים קיימים. בפרויקט, הושם דגש על מעכבי בעירה לפוליאמידים (PA), העוברים עיבוד בטמפרטורות שלעיתים גבוהות מידי למעכבי בעירה טיפוסיים. מעכבי הבעירה שפותחו עברו בדיקות בעירה במספר פוליאמידים, כגון PA 6,6 ו-PA 11, והראו תוצאות מבטיחות. בנוסף, נמצא שבהרכבים מסויימים הפגיעה של מעכבי הבעירה החדשים בתכונות המכניות קטנה מזו של מעכבי בעירה סטנדרטיים. מעכבי בעירה ממשפחה זו הראו גם תוצאות טובות במגוון פולימרים אחרים: PU, אפוקסי, EVA, פוליאסטרים ועוד. החומרים נמצאים, כעת, בשלבי גמלון ויהיו זמינים לשימושים מגוונים בתעשיית הרכב, מוצרי ספורט ופנאי, ציפויים ועוד.

ציפויים פעילים ואכילים מפסולת דגים

במסגרת פרויקט המחקר בודד חומר גלם נוסף מזרמי הפסולת: הג'לטין. פסולת תעשיית הדגים מהווה חלופה מצוינת כמקור לג'לטין בהשוואה למקורות אחרים מן החי. לנושא חשיבות מיוחדת במדינת ישראל עקב הרצון להימנע מג'לטין שמקורו בבהמות ובחזירים. בשל תכונותיו הייחודיות, ניתן להשתמש בג'לטין להכנת ציפויים אכילים וכן לאריזות עבור דגים ומאכלים אחרים הדורשים שכבת חייץ להארכת חיי המדף שלהם.

חומרי גלם לייצור PA

חומרי הגלם לסינתזה של PA (דו-חומצות ודיאמינים) התקבלו מזן חיידקים עמיד בתנאי תסיסה של הפסולת MSW ו-MRRM. לאחר מחקר מעמיק נמצא זן חיידקים הפועל בנצילות גבוהה ותהליך התסיסה נמצא כרגע בשלבי אופטימיזציה.

עוד התגלה כי ערכי pH נמוכים בתהליך מפחיתים את הסיכון לזיהומים חיצוניים וסביבתיים, ומקצרים את תהליך ההפרדה והניקיון של החומרים. חומרי גלם אלה יעברו גמלון לקבלת PA שכולו ממקור ביולוגי, אך עם תכונות דומות ל-PA סטנדרטיים. בהמשך מתוכננת בדיקה בקו פיילוט של התהליך, על מנת להבין את השלכותיו הכלכליות.

בדיקה טכנוכלכלית של ההישגים

ההשפעה הכלכלית, הסביבתית והחברתית של השיטות המפותחות בפרויקט נבדקו. בנוסף, התבצעה התאמה לחקיקה ורגולציה חדשה. גם רישום קניין רוחני, בניית תוכניות עסקיות וכן פניה ללקוחות פוטנציאליים ראשונים נעשו. בסיומו מקווים במעבדות דרן למצוא דרך יעילה וכלכלית לשימוש בפסולת זו לייצור מוצרים בעלי ערך.

*השותפים בפרויקט: אימפלאס (ספרד), האוניברסיטה הטכנית של טורינו (איטליה), SINTEF (נורבגיה), האוניברסיטה הטכנית של דנמרק (DTU), נורימאר (נורבגיה), איריס (ספרד), ביוטרנד (פורטוגל), דרן מעבדות וייעוץ מדעי (ישראל), מיין צבעים (תורכיה), ביובייס אירופה (בלגיה),  ביופוליס (ספרד), ארקמה (צרפת), NNFCC (בריטניה).

תמונה 2: ד"ר אליעד סילקוף.

למידע נוסף:

דרן מעבדות – 08-940-9812