Akadēmiskais centrsPlastmasas pārstrāde un hibrīdo dzīvo materiālu izstrāde siltumnīcefekta gāzu uztveršanai un produktu ar pievienoto vērtību ražošanai (REPLACER)
Projekta Nr. ES RTD/2023/12
Finansējuma avots: M-ERA.Net projekta finansējums iegūts no valsts budžeta finansējuma programmas “Dalības Eiropas Savienības pētniecības un tehnoloģijas attīstības programmās” līdzekļiem, Latvijas Zinātnes padome.
Projekta partneri: Leipcigas Universitāte (Vācija), Leibniz Institute of Surface Engineering (Vācija), qCOAT Ltd. (Vācija), Holisun Ltd. (Rumānija), Latvijas Universitāte (Latvija)
Projekta periods: 01.06.2023.-31.05.2026. (36 mēneši)
Projekta izmaksas: 1 634 645 EUR
Projekta koordinators: Dr.-Ing. Rohan Karande, Leipcigas Universitāte, Vācija Projekta vadītāja no Latvijas Universitātes: Vadošā pētniece Dr.sc.ing. Elīna Dāce, elina.dace@lu.lv
Projektu īstenojošā LU struktūrvienība: Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts, Aprites pārejas pētniecības grupa
Mērķis: Izstrādāt augstas veiktspējas materiālus, tādus kā hibrīdie dzīvie materiāli (HDM), kas efektīvi notver siltumnīcefekta gāzes, piemēram, oglekļa dioksīdu un metānu, vienlaikus producējot mikrobiālos proteīnus kā pievienotās vērtības lopbarības produktu.
Kopsavilkums: Zinātniskās un tehnoloģiskās inovācijas ar mērķi samazināt siltumnīcefekta gāzu un plastmasas atkritumu apjomu, vienlaikus nodrošinot ilgtspējīgu risinājumu pašreizējai lopbarības ražošanas sistēmai, ir steidzami nepieciešamas, lai tiktu galā ar problēmām, kas saistītas ar klimata pārmaiņām, plastmasas piesārņojumu un pārtikas nedrošību. REPLACER projekts risina šos izaicinājumus ar materiālzinātnes un inženierijas, biotehnoloģijas, fizikas, datorzinātnes un matemātikas starpdisciplināru sadarbību biomateriālu izstrādē. Šo materiālu izstrāde ir balstīta uz Dizaina-Būvēšanas-Testēšanas-Mācīšanās (DBTM) platformu un iesaista slēgta cikla dizaina principu, izmantojot starpdisciplināras metodes, tehnoloģijas un hibrīdus skaitļošanas un mākslīgā intelekta modelēšanas rīkus.
DBTM platforma sastāv no šādiem soļiem:
- Dizains: Izstrādāt īpaši pielāgotu pārstrādāta polietilēna tereftalāta (PET) kompozīta membrānas moduļu porainu 3D struktūru, lai nodrošinātu nesējmateriālu ar augstu virsmas laukuma/tilpuma attiecību (virs 2000 m2/m3).
- Būvēšana: Izveidot dzīvu kompozītmateriālu, izvēloties mikroorganismu sugas ar sinerģiskām funkcijām un audzējot tās bioplēves formā, lai iegūtu HDM.
- Testēšana: Testēt HDM augšanu, izmantojot lāzerskenējošo mikroskopiju un superizšķirtspējas infrasarkano mikroskopiju bioloģiskai un ķīmiskai analīzei.
- Mācīšanās: Mācīties, balstoties uz datu analīzi un hibrīdajiem modelēšanas rīkiem, lai paredzētu HDM sniegumu ar optimālu membrānas struktūru, lai maksimāli palielinātu bioplēves augšanu un specifisko biomasas producēšanas ātrumu.
Lai izveidotu HDM, kas pārspēj šī brīža vismodernākos risinājumus, REPLACER projektā tiks izmantota DBTM platforma. Tomēr, lai demonstrētu oglekļa notveršanas un utilizācijas potenciālu, patiesai HDM
integrēšanai biomasas ražošanā ir nepieciešams mērogojams ražošanas paraugs ar uzlabotu materiālu struktūru un proteīnu ražošanu. REPLACER projektā tiks izstrādāti un mērogoti HDM bioreaktoru prototipi, lai ražotu 1 kg mikroorganismu biomasas dienā kā pievienotās vērtības lopbarības produktu, vienlaikus mazinot siltumnīcefekta gāzes, piemēram, oglekļa dioksīdu un metānu (TRL-4-5).
REPLACER projektā izstrādātie risinājumi siltumnīcefekta gāzu notveršanā, plastmasas pārstrādē un mikrobiālo proteīnu ražošanā tiks novērtēti no ekonomikas, vides un sabiedrības ilgtspējības aspektiem, izmantojot eko-inovatīvu pieeju. Kopumā šajā projektā izstrādātie risinājumi sniegs ieguldījumu Eiropas Komisijas Eiropas Zaļā Kursa un Aprites Ekonomikas Rīcības Plāna mērķu sasniegšanā, izstrādājot progresīvas, resursus efektīvi izmantojošas tehnoloģijas, kas atbalsta aprites ekonomiku. Vēl šis projekts izvirza mērķus samazināt siltumnīcefekta gāzu apjomu, samazināt plastmasas piesārņojumu un ražot pievienotas vērtības lopbarības produktus. Ar šiem mērķiem REPLACER projekts atbalsta vairākus no aktuālajiem ANO Ilgtspējīgas Attīstības Mērķiem (IAM), piemēram, IAM 2-Novērsts bads un ilgtspējīga lauksaimniecība; IAM 9-ražošanas inovācijas un infrastruktūra; IAM 12-atbildīgs patēriņš un ražošana; IAM 13-rīcība klimata jomā.
Informācija par projektu angļu valodā pieejama / Information in English available at: https://www.biosystems.lv/replacer