Biomanufacturing with carbon capture and utilisation: A Zero Carbon Loss System

碳捕获和利用的生物制造:零碳损失系统

基本信息

  • 批准号:
    EP/W018969/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 176.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Nearly 140,000 industrial materials and chemicals are marketed worldwide. Most of them are made from fossil feedstocks with high CO2 emission embedded, and very low resources efficiency. To maintain the UK's global competitiveness, it is vital to identify sustainable alternatives for the manufacturing of these chemicals and materials. Biomanufacturing, that utilises biological systems to produce commercially important biomaterials and biomolecules plays an important role in sustainable development, and has shown successful applications in manufacturing electronic components (e.g., bio-based flexible printed circuits), fine or specialty chemicals (e.g., bio-lubricants), building and construction (e.g., biocementation), consumer products (e.g., bio-based detergents), food (e.g., vitamin and amino acid fortification) and pharmaceuticals (e.g., vaccine production). However, none of the current biomanufacturing routes has achieved zero carbon loss or emission. In fact, many bioprocesses (such as those involving fermentation) will emit large amounts of CO2. In a typical biomanufacturing, only 2/3 of the carbon resources flow ends up in final products, while the rest 1/3 are lost during the manufacturing process, in the form of CO2 emissions and residue wastes.To address this challenge, the project will create the first-of-its-kind Zero Carbon Loss biomanufacturing system that will pave the way for the UK to reach the 2050 Net Zero target. This will be achieved by developing novel sustainable biomanufacturing of aromatics, heterocyclics and other lignocellulosics products with integrated carbon capture and utilization within the manufacturing process. These bio-based products, like building blocks of Lego, then will be used in different combinations to make various product such as pharmaceuticals, plastics, textile, composite materials, etc, with overall net zero carbon loss (emission and waste) throughout the manufacturing life cycle. The technology innovation and resources optimisation of the BMCCU manufacturing route (WP1) will be guided by real-time system wide sustainability assessments (WP3), linked by an interoperable digital twin of the manufacturing process beyond the state of the art (WP2). It creates a new approach in which the lifecycle sustainability assessments will serve as an interactive decision-making tool fully embedded in the early-stage technology developments, rather than traditional retrospective assessment.The project will contribute significantly to the UK's National Industrial Biotechnology Strategy, with a potential scope of £4.5 billion GVA, 63,000 jobs, and 2.5 billion tonnes of CO2 saving per year by 2030.To achieve the vision, this proposal brings together a diverse multidisciplinary team from Loughborough University, Heriot-Watt University and Imperial College London, with world leading expertise in circular economy, intelligent manufacturing, industrial digitalisation and decarbonisation.
全球有近140,000种工业材料和化学品销售。它们大多数是由化石原料制成的,具有高的CO2排放量和非常低的资源效率。为了保持英国的全球竞争力,为这些化学品和材料的制造找到可持续的替代品至关重要。利用生物系统生产商业上重要的生物材料和生物分子的生物制造在可持续发展中起着重要作用,并且已经在制造电子元件(例如,生物基柔性印刷电路),精细或专用化学品(例如,生物润滑剂),建筑和建造(例如,生物胶结),消费品(例如,生物基洗涤剂),食品(例如,维生素和氨基酸强化)和药物(例如,疫苗生产)。然而,目前的生物制造路线都没有实现零碳损失或排放。事实上,许多生物过程(如涉及发酵的过程)都会排放大量的二氧化碳。在典型的生物制造中,只有2/3的碳资源流最终进入最终产品,而其余1/3则在制造过程中以二氧化碳排放和残渣废物的形式损失。为了应对这一挑战,该项目将创建首个零碳损失生物制造系统,为英国实现2050年净零碳目标铺平道路。这将通过开发芳烃、杂环化合物和其他木质纤维素产品的新型可持续生物制造来实现,并在制造过程中集成碳捕获和利用。这些生物基产品,如乐高积木,然后将以不同的组合用于制造各种产品,如药品,塑料,纺织品,复合材料等,在整个制造生命周期中实现整体净零碳损失(排放和废物)。BMCCU制造路线(WP 1)的技术创新和资源优化将由实时系统范围的可持续性评估(WP 3)指导,并通过超越最先进水平的制造工艺(WP 2)的可互操作数字孪生模型进行链接。它创造了一种新的方法,在这种方法中,生命周期可持续性评估将作为一种交互式决策工具,完全嵌入早期技术开发阶段,而不是传统的回顾性评估。该项目将为英国的国家工业生物技术战略做出重大贡献,潜在范围为45亿GVA,63,000个工作岗位,为了实现这一愿景,该提案汇集了来自拉夫堡大学、赫瑞瓦特大学和伦敦帝国理工学院的多元化多学科团队,他们在循环经济、智能制造、工业数字化和脱碳方面拥有世界领先的专业知识。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xuan J
  • 通讯作者:
    Xuan J
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    X. Y. Tai;Lei Xing;S. Christie;Jin Xuan
  • 通讯作者:
    X. Y. Tai;Lei Xing;S. Christie;Jin Xuan
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  • 作者:
    Jeannie Z. Y. Tan;ab Manuel;Alejandro ´Avila-L´opez;A. Jahanbakhsh;Xuesong Lu;J. Bonilla-Cruz;T. La
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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知道了