De visie van de pulp- en papierindustrie is om de uitstoot van kooldioxide aanzienlijk te verminderen en tegelijkertijd de energie- en hulpbronnenefficiëntie te verbeteren. Vandaar, een Europees initiatief heeft een baanbrekende technologie ontwikkeld voor een groenere pulpproductie.

Momenteel, houtpulp om cellulosevezels te isoleren voor papierproductie maakt gebruik van energie-intensieve technologieën die meer dan een eeuw geleden zijn ontwikkeld en waarvoor fossiele chemicaliën nodig zijn. Er is een algemene consensus over groenere processen die minder energie vergen, zijn duurzamer, maar behouden tegelijkertijd de efficiëntie van hoogwaardige pulpproductie. De pulp- en papierindustrie kan een belangrijke bijdrage leveren aan een hulpbronnenefficiënte wereld, ondersteuning van wereldwijde inspanningen voor een koolstofarme bio-economie.

Partners van het door de EU gefinancierde PROVIDES-project ontwikkelden een innovatieve technologie voor hout en agro-gebaseerde lignocellulose grondstoffen. "Ons doel was om 40 procent energiebesparing en 80 procent CO ₂ emissiereductie in de pulp- en papierindustrie, ″ legt projectcoördinator Annita Westenbroek uit.

DES-oplosmiddelen

De PROVIDES-technologie is gebaseerd op diepe eutectische oplosmiddelen (DES's), een nieuwe klasse van natuurlijke oplosmiddelen. De afzonderlijke DES-componenten hebben van nature hoge smeltpunten boven 100°C, maar bij vermenging vormen ze bij kamertemperatuur vloeistoffen met een lage vluchtigheid.

15 jaar geleden ontdekt, DES's zijn al toegepast in elektrochemische toepassingen. "Slechts vijf jaar geleden werd ontdekt dat sommige natuurlijke DES's een zeer hoge oplosbaarheid in lignine vertonen, wat aangeeft dat ze kunnen worden gebruikt als nieuwe verpulpingoplosmiddelen. In ons project gebruikten we DES's die werken bij lage temperatuur en atmosferische druk om lignine te isoleren van hout, zodat we pure hoogwaardige cellulosevezels kunnen verkrijgen voor het maken van papier, ″ vervolgt Westenbroek.

Het PROVIDES-project ontwikkelde meer dan honderd DES's. Een paar van hen toonden het unieke vermogen om hout op te lossen en daardoor licht te fractioneren. De gegenereerde cellulosevezels waren recht en goed gevormd, waardoor papier ontstaat met een goede interne hechting en treksterkte. De zijstromen lignine en hemicellulose kunnen worden doorgestuurd voor verdere valorisatie.

Een andere belangrijke prestatie van het project was de ontwikkeling van de eerste hydrofobe DES's die de isolatie van componenten uit waterige pulp aanzienlijk verbeterden.

Voorbij een groenere technologie

"DES zijn op de natuur gebaseerd, hernieuwbaar, biologisch afbreekbare en kosteneffectieve oplosmiddelen die nog nooit eerder in de pulp- en papierindustrie of voor andere biomassafractionering zijn gebruikt, ″ zegt Westenbroek. Ongetwijfeld, de ontdekking van DES heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in het pulpproces, de weg openen om pulp te produceren met minimale energie, emissies en residuen. belangrijk, implementatie van deze radicale technologie in de papierindustrie zal naar verwachting de duurzaamheid verhogen door middel van energie-, kosten- en middeleneffectiviteit.

Verder, DES kan ook worden gebruikt om cellulose uit afval terug te winnen en inkt en verontreinigingen in papier op te lossen voor recycling. Echter, er zijn veel technologische hiaten die moeten worden opgevuld, om deze laboratoriumtechnologie naar de volgende fase te brengen.

De lopende activiteiten van het PROVIDES-consortium hebben tot doel het delignificatieproces te optimaliseren en het herstel en hergebruik van DES te verbeteren.

Momenteel, onderzoekers bereiden zich voor op een pilotfase-studie om DES op grotere schaal te testen en milieueffecten en klimaatvoordeel te valideren. De milieu-impact van de PROVIDES-resultaten reikt verder dan de papierindustrie, omdat pure lignine in de chemische sector fossiele aromaten kan vervangen.

Algemeen, de PROVIDES-benadering heeft tot doel traditionele pulpprocessen te overtreffen door producten van de hoogste kwaliteit te produceren tegen het laagste energieverbruik en de laagste kosten. Het ultieme doel, Westenbroek besluit, is om "de technologische innovatie van DES tegen 2030 commercieel te implementeren om de klimaatdoelstellingen van de pulp- en papierindustrie te ondersteunen."