W czasach, gdy bezpieczeństwo łańcuchów dostaw jest kruche, a ceny surowców energetycznych bywają nieprzewidywalne, poszukiwanie alternatyw dla ropy naftowej to nie tylko ekologiczny trend, ale wręcz strategiczna kwestia. Z kolei nowy program o nazwie Fleetwood, ogłoszony oficjalnie 13 lutego, ma na celu znalezienie sposobu na przekształcenie biomasy w cenne chemikalia. Jest to pomysł, który może nie tylko zrewolucjonizować gospodarkę odpadami, ale też przetasować karty w globalnym przemyśle. Ma bowiem stworzyć alternatywne źródła surowców chemicznych, które będą oparte na tym, co dotąd uważano za śmieci. DARPA daje naukowcom dwa lata na opracowanie konkretnych rozwiązań, dzieląc prace na dwie fazy, więc patrząc na ten termin, agencja podchodzi do tematu ewidentnie poważnie.
Lignina jak zamknięty skarbiec. Dlaczego akurat ten polimer?
Kluczem do sukcesu całego przedsięwzięcia ma być lignina. Ten organiczny polimer jest jednym z najpowszechniej występujących związków na naszej planecie, nadając sztywność drewnu i stanowiąc naturalne źródło związków aromatycznych. Tak się składa, że to właśnie tych ostatnich przemysł chemiczny pożąda, pozyskując je dotąd głównie z ropy.
Paradoks polega na tym, że choć ligninę świat produkuje w ogromnych ilościach, bo jest to odpad przy obróbce drewna, w rolnictwie czy przy produkcji papieru, to w praktyce nie potrafimy jej efektywnie wykorzystać. Kończy ona najczęściej w piecach elektrociepłowni lub po prostu gnije. DARPA chce to zmienić, stawiając sobie za cel pełną delignifikację i depolimeryzację materiałów lignocelulozowych.
Czytaj też: Naukowcy zamknęli promienie słońca w jednej molekule. Ciepło można wycisnąć z niej nawet po latach
Chodzi tym samym o rozłożenie tej skomplikowanej struktury na podstawowe “cegiełki”, które można by potem użyć do produkcji innych związków. Jest to zadanie wymagające, bo wiele obiecujących technologii rozbija się o skalę i rzeczywiste, zanieczyszczone odpady, a nie czyste laboratoryjne próbki.
Agencja rozważa trzy różne ścieżki chemiczne
Nie stawiając wszystkiego na jedną kartę, program Fleetwood zakłada równoległe badanie trzech podejść katalitycznych. Mowa o biokatalizie bezkomórkowej, termokatalizie oraz elektrokatalizie. Pierwsza z metod wykorzystuje enzymy do rozkładu ligniny w stosunkowo łagodnych warunkach, druga polega na stosowaniu wysokich temperatur i ciśnienia, a trzecia wykorzystuje prąd elektryczny do napędzania pożądanych reakcji. Prawdopodobnie ostateczne, przemysłowe rozwiązanie będzie hybrydą kilku z tych technik, łącząc osiągnięcia inżynierii biologicznej z klasyczną chemią.
Czytaj też: Niczym silnik rakietowy dla litu. Jak zapomniany kryształ może uratować rynek?
Biuro Technologii Biologicznych DARPA, które prowadzi projekt, czeka na zgłoszenia od instytucji badawczych i firm do 13 marca 2026 roku. Czasu jest niewiele, ale stawka jest wysoka, bo chodzi o coś więcej niż grant, a o potencjalny fundament dla nowego modelu produkcji. Cała inicjatywa to zresztą element szerszej strategii agencji, która skupia się na zwiększaniu odporności kluczowych łańcuchów dostaw. Obecny przemysł chemiczny jest wciąż bardzo uzależniony od ropy, co czyni go podatnym na wszelkie wstrząsy. Stworzenie alternatywnych, lokalnych źródeł surowców z odpadów mogłoby tę zależność zmniejszyć, wpływając na bezpieczeństwo ekonomiczne i obronne.
Czytaj też: Pierwszy taki pożar magazynu energii w historii. Wynik zaskoczył nawet inżynierów
Jeśli ten program zakończy się sukcesem, to zaobserwujemy z pewnością ciekawe zmiany w krajobrazie przemysłowym. Fabryki chemiczne powstawałyby bowiem w sąsiedztwie tartaków czy zakładów rolnych, tworząc lokalne obiegi zamknięte. Jest to bardzo ambitna wizja, której realizacja zależy od tego, czy naukowcy pokonają bariery, przed którymi dotąd się zatrzymywali. Historia pokazuje wprawdzie, że DARPA potrafi dokonywać przełomów, ale droga od laboratorium do fabryki bywa długa i wyboista, więc sprawie będziemy przyglądać się zapewne przez lata.