W centrum zainteresowań naukowców stoi lignina, polimer, który stanowi prawdziwe wyzwanie dla przemysłu. Choć jest go pod dostatkiem w ścianach komórkowych roślin, do tej pory nie udało się go opłacalnie wykorzystać w masowej produkcji. Pomysł DARPA zakłada opracowanie metod, które pozwolą przetwarzać na szeroką skalę odpady rolnicze, leśne czy te z fabryk papieru w pełnowartościowe surowce chemiczne.
W praktyce chodzi o coś więcej niż sprytne zagospodarowanie resztek – o przełączenie części przemysłu chemicznego na alternatywny, lokalnie dostępny strumień węgla, który nie jest związany z jednym regionem świata, jednym szlakiem morskim ani jedną geopolityczną umową.
Lignina może stać się kluczem do uniezależnienia się od importowanych surowców petrochemicznych
Lignina jest jednym z najbardziej powszechnych naturalnych polimerów, który nadaje roślinom sztywność. Paradoksalnie, choć to bogate źródło związków aromatycznych, przemysł chemiczny nadal nie potrafi jej efektywnie wykorzystać. Większość ligniny, która zostaje wyizolowana przy produkcji papieru czy biopaliw, kończy jako bezwartościowy odpad lub po prostu jest spalana, często dlatego, że w tej formie najłatwiej odzyskać z niej energię.
Problem polega na tym, że lignina nie jest jednym, równym surowcem jak czysty etanol czy gaz ziemny. To raczej mieszanina struktur, które różnią się zależnie od gatunku rośliny, warunków wzrostu i samego procesu technologicznego, w którym została wydzielona. Ta chemiczna niejednorodność utrudnia produkcję powtarzalnych, przewidywalnych półproduktów, a właśnie na przewidywalności stoi masowa chemia.
Fleetwood ma to zmienić, stawiając przed badaczami ambitne zadanie. Nie chodzi o pracę z czystymi, laboratoryjnymi próbkami, ale o znalezienie sposobu na przeróbkę realnych, zróżnicowanych odpadów. DARPA wprost podkreśla, że program ma dotyczyć prawdziwych strumieni biomasy, a nie idealizowanych związków modelowych, bo tylko takie podejście daje szansę na szybkie przejście do skali przemysłowej. Lignina pochodząca z różnych źródeł może mieć zupełnie inny skład, co stanowi dodatkową komplikację.
W efekcie technologia, która świetnie działa na jednym typie odpadu, potrafi zgubić się na kolejnym, bo zmienia się udział wiązań, stopień utlenienia, a nawet proporcje fragmentów aromatycznych. To jak próba zbudowania jednej linii produkcyjnej, która ma przerabiać jednocześnie drewno, słomę, łuski i pulpy poprodukcyjne – i za każdym razem dostarczać te same, zdefiniowane cząsteczki na wyjściu.
Agencja rozważa wdrożenie trzech głównych ścieżek technologicznych. Obejmuje to biokatalizę bezkomórkową, która wykorzystuje same enzymy bez hodowli całych organizmów, termokatalizę opartą na wysokiej temperaturze i ciśnieniu oraz elektrokatalizę, gdzie reakcje napędzane są prądem elektrycznym. Każda z tych metod ma swoje mocne i słabe strony, a celem programu jest znalezienie najskuteczniejszego podejścia.
Biokataliza obiecuje selektywność, czyli większą kontrolę nad tym, jakie produkty powstają, ale zwykle wymaga bardzo precyzyjnych warunków i katalizatorów odpornych na zanieczyszczenia z realnych odpadów. Termokataliza potrafi być brutalnie skuteczna i szybka, tylko że łatwo w niej o uboczne produkty, smoły i niepożądane mieszaniny, które trzeba potem mozolnie rozdzielać. Elektrokataliza kusi możliwością precyzyjnego sterowania reakcją oraz powiązania jej z tanią energią z OZE, ale wciąż bywa wrażliwa na skład surowca i wymaga materiałów elektrod, które przetrwają długą pracę w trudnym środowisku.
Prace nad biomasą to także kwestia bezpieczeństwa narodowego
Choć brzmi to jak czysto naukowa inicjatywa, jej korzenie sięgają strategii obronnej. Przemysł chemiczny USA, podobnie jak w wielu innych krajach, jest uzależniony od ropy. To sprawia, że jest podatny na przerwy w dostawach, gwałtowne zmiany cen oraz niestabilność polityczną w regionach wydobycia. Biuro Technologii Biologicznych DARPA, nadzorujące projekt, szuka rozwiązań, które pozwolą na wytwarzanie kluczowych związków z lokalnych, odnawialnych zasobów. W praktyce oznaczałoby to możliwość utrzymania produkcji nawet w sytuacji, gdy tradycyjne łańcuchy dostaw zostaną zerwane.
Fleetwood wpisuje się w szerszą strategię agencji, która od lat inwestuje w zaawansowaną naukę, mającą wzmocnić amerykańskie zdolności przemysłowe. Od biologii syntetycznej po rozproszone systemy wytwórcze, DARPA konsekwentnie szuka technologii mogących stanowić zabezpieczenie na przyszłość. Ten program jest kolejnym elementem tej układanki, choć z pozoru mniej spektakularnym niż roboty bojowe czy systemy kosmiczne.
Cały program zaplanowano na zaledwie 24 miesiące, podzielone na dwie fazy po 12 miesięcy każda. Pierwszy etap ma charakter badawczy, a jego pozytywne rezultaty będą warunkiem uruchomienia drugiej fazy. Tak krótki horyzont czasowy wyraźnie pokazuje, że agencji zależy na szybkim przejściu od teorii do praktycznych zastosowań.
Ogłoszenie o naborze do programu pojawiło się 13 lutego, a potencjalni wykonawcy mają czas na zgłoszenia do 13 marca 2026 roku. Oznacza to, że pierwsze zespoły mogą zacząć pracę jeszcze tej wiosny. DARPA jasno stawia warunek: priorytetem są technologie, które da się szybko przeskalować do poziomu przemysłowego. Nie chodzi o kolejne eksperymenty, które zostaną w laboratorium, ale o realne metody produkcji.
Potencjał jest ogromny, ale droga do sukcesu daleka
Gdyby program się powiódł, korzyści mogłyby wykraczać daleko poza sektor obronny. Skuteczne metody przetwarzania odpadów roślinnych mogłyby zrewolucjonizować przemysł chemiczny, zmniejszyć obciążenie środowiska i stworzyć nowe źródła przychodów dla rolnictwa i leśnictwa. Pytanie brzmi, czy dwa lata to wystarczająco dużo czasu, by uporać się z problemem, nad którym nauka głowi się od dziesięcioleci.
Optymizm DARPA jest godny uznania, lecz historia uczy, że przejście od obiecujących badań laboratoryjnych do opłacalnej produkcji masowej to często najtrudniejszy etap. To, czy Fleetwood okaże się kolejnym technologicznym cudem, czy też piękną ideą, która utknie w martwym punkcie, przekonamy się za parę lat.