Nowatorskie biopolimery ze strumieni odpadów z biorafinerii
Podczas gdy biorafinerie zasadniczo powiązane są z produkcją etanolu, wciąż produkują główne strumienie uboczne i strumienie odpadów w postaci pentozy i ligniny. Mogą one zostać wykorzystane do produkcji biogazu i energii, jednak produkcja ta jest mało opłacalna i ekologiczna. - Budowane dzisiaj biorafinerie wciąż skupiają się na przetwarzaniu pojedynczego produktu, ze szczególnym uwzględnieniem paliw i energii. Musimy uczyć się od rafinerii ropy naftowej, w których zasada 80-20 zakłada uzyskanie 80% dochodu z 20% objętości produktu o wysokiej jakości lub nawet większego - mówi dr Gudbrand Rødsrud, Dyrektor ds. technologii w norweskiej biorafinerii Borregaard, partnera projektu BIOREFINE-2G. - Poza nośnikami energii masowej, linie produktów biorafinerii muszą wypełnić się wysokiej jakości produktami specjalistycznymi. Aby to umożliwić, konsorcjum projektu BIOREFINE-2G, w którego skład wchodzi ośmiu partnerów przemysłowych i akademickich, aktywnie działających w dziedzinie biotechnologii, spędziło ostatnie cztery lata na opracowywaniu zupełnie nowego procesu przekształcania. Wyeliminowanie przypadkowości W ich badaniach uwzględniony został cały łańcuch wartości: Scharakteryzowali strumienie uboczne z lasów i innych surowców nie będących pożywieniem; opracowali zmodyfikowany genetycznie Saccharomyces cerevisiae - gatunek drożdży wykorzystywany w produkcji win i browarnictwie – pochodzący ze strumieni odpadów bogatych w cukier C5. stworzyli nowy proces przekształcania tych drożdży w dwukwasy; a także wykorzystali dwukwasy do opracowania nowych biodegradowalnych polimerów biologicznych. - Nasze szczepy drożdży zostały przystosowane do ciężkich warunków panujących w strumieniach odpadów. Zostały zmodyfikowane w taki sposób, aby wykorzystywały nowe substraty (ksylozę) do wytwarzania nowych produktów (dwukwasów) - wyjaśnia dr Borodina, Starszy naukowiec z Uniwersytetu w Danii i koordynator projektu BIOREFINE-2G. Następnie zespół opracował proces oczyszczania kwasu fumarowego ze sfermentowanych odpadów lignocelulozowych, osiągając zadowalający poziom czystości aplikacji polimerowych. Wspomniane polimery, postrzegane przez konsorcjum jako „potencjalna alternatywa dla polimerów na bazie ropy naftowej”, mogą zostać przekształcone w interesujące komercyjnie produkty. Wśród nich są częściowo biologiczne poliuretany termoplastyczne (bio-TPU), stosowane jako kleje i powłoki, a także kopolimer poliaktydu (PLA), który może zostać wykorzystany jako biodegradowalne tworzywo sztuczne na opakowania. - Nasze biopolimery wykazują poprawione i specjalne właściwości, takie jak kompatybilność biologiczna w zakresie zastosowań medycznych czy zredukowana kruchość PLA, wykorzystywanego do produkcji opakowań - entuzjastycznie stwierdza dr Amador García Sancho z firmy Aimplas. Przygotowania do rozpoczęcia produkcji na masową skalę Początkowo celem projektu było również przeprowadzenie badań pod kątem możliwości zwiększenia produkcji, a proces o zwiększonej skali miał zostać przekazany partnerowi projektu - zakładowi demonstracyjnemu firmy Borregaard, który wykorzystuje własną technologię zwaną BALI. Jednakże wobec zmiany priorytetów konstrukcja została opóźniona. - Niedawno odkryte zostało nowe źródło ligniny - powiedział dr Rødsrud. - Wykorzystanie tego odkrycia jest ważniejsze niż budowa nowego zakładu stosującego technologię BALI. Ponadto ta zmiana priorytetu nie będzie miała znaczenia dla rynków ligniny I przyniesie mu takie same korzyści. Rozwój technologii BALI będzie kontynuowany, podobnie jak rozwój procesów, które zapewnią dalszą waloryzację strumieni ligniny. W międzyczasie konsorcjum opracowało zestaw narzędzi genetycznych dla przemysłowych szczepów S. cerevisiae, stosowanych przez partnerów akademickich I przemysłowych. Dr Borodina ma nadzieję, że ten zestaw narzędzi pomoże w opracowaniu nowych procesów wykorzystujących drożdże do produkcji kolejnych chemikaliów biologicznych. - Przeprowadzona zostanie analiza rynkowa pod kątem potencjalnych klientów, którzy mogą być zainteresowani polimerami opracowanymi w ramach projektu BIOREFINE-2G. Możliwości wykorzystania obejmują przyszłe patenty lub sprzedaż technologii zainteresowanym partnerom. Ponadto przeanalizowane zostaną możliwości komercjalizacji naszego reaktywnego procesu wytłaczania do produkcji polimerów - powiedziała.
Słowa kluczowe
BIOREFINE-2G, biopolimery, odpady, biorafinacja, biotechnologia, cukier, dwukwasy, PLA, BALI