Bioproces przetwarza metan w ekologiczny surowiec
Materiały opakowaniowe wykonane z polimerów opartych na surowcach petrochemicznych są trudne do skutecznej utylizacji. „W zależności od rodzaju polimeru, rozkład może trwać dziesiątki, setki, a nawet tysiące lat”, wyjaśnia Paweł Stępniewski, członek zespołu projektu Methanotrophy z polskiej spółki Microbic. W związku z tym problemem przemysł analizuje możliwości wykorzystania biopolimerów pochodzenia naturalnego. W przeciwieństwie do swoich syntetycznych odpowiedników, ulegają łatwemu rozkładowi przez mikroorganizmy w glebie do związków takich jak dwutlenek węgla i woda. Ciekawym przykładem takiego polimeru jest poli-3-hydroksymaślan (PHB) - biopolimer, który znalazł już szerokie zastosowanie w przemyśle, medycynie i farmacji.
Przetwarzanie metanu w ekologiczne produkty wysokiej jakości
Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej i podmiotów przemysłowych projektu Methanotrophy postawił sobie za cel komercjalizację innowacyjnej techniki, która może pomóc w przetwarzaniu metanu odpadowego w ekologiczne produkty wysokiej jakości, w tym w PHB. W skali wieku metan charakteryzuje się 28-krotnie większym potencjałem wywoływania globalnego ocieplenia niż dwutlenek węgla, natomiast w skali 20 lat ma 84-krotnie silniejsze oddziaływanie. Nowatorska biotechnologia opiera się na metanotrofach – bakteriach, które wykorzystują metan jako główne źródło węgla i energii. „Istotną cechą odróżniającą metanotrofy od innych bakterii jest ich zdolność do utleniania metanu do metanolu jako produktu pośredniego” wyjaśnia Stępniewski. „Wiele dotychczasowych badań skupiało się na tych bakteriach ze względu na ich potencjał w zakresie obróbki metanu. Nasze badania nad bakteriami metanotroficznymi, które trwały kilka lat, doprowadziły do nowych odkryć dotyczących ich aktywności”. Jednym z najważniejszych celów projektu Methanotrophy było sprawdzenie, czy niektóre kultury bakterii metanotroficznych mogą być wykorzystywane jako biofiltry zdolne do pochłaniania metanu i produkcji PHB na skalę przemysłową. Takie rozwiązanie może przyczynić się do ograniczenia emisji metanu i produkcji cennego, biodegradowalnego surowca. „Nasz projekt miał na celu wsparcie zakrojonych na wiele lat badań prowadzonych przez współzałożycielkę spółki Microbic, Zofii Stępniewskiej, a także weryfikację założeń technologii i modelu biznesowego, nad którym pracujemy”, mówi Stępniewski. „Dzięki projektowi byliśmy także w stanie zbudować bioreaktor dla bakterii metanotroficznych, który pozwala między innymi na wytwarzanie PHB”.
Sprawna hodowla bakterii metanotroficznych
Zakup bioreaktora umożliwił zespołowi odpowiedzialnemu za realizację projektu hodowlę bakterii metanotroficznych i kontrolowanie warunków produkcji. Testy i analizy związane z hodowlą bakterii metanotroficznych w bioreaktorze znacznie poszerzyły wiedze na temat skutecznej produkcji PHB, a także wskazały rodzaje bakterii metanotroficznych, które są wymagane w tym celu. „Odkryliśmy, że bakterie metanotroficzne doskonale namnażają się w określonych warunkach i skutecznie pochłaniają metan”, dodaje Stępniewski. „Prace te udało nam się przeprowadzić dzięki pozyskanym środkom i wysokiej jakości realizowanych badań”. Zespół zajął się także analizą potencjalnych potrzeb klientów dotyczących PHB, dostępnych technologii produkcji oraz wielkości rynku. W ramach tych prac powstały biznesplany dalszego rozwoju spółki spin-off i podjęcia kroków w kierunku komercjalizacji technologii. Realizacja projektu została sfinansowana w ramach programu Women TechEU, który wspiera wczesny etap rozwoju start-upów technologicznych prowadzonych przez kobiety.
Potencjał do zastosowania w medycynie i świecie technologii
Dalsze prace obejmą optymalizację ekstrakcji i granulacji PHB. Działania te będą miały kluczowe znaczenie z punktu widzenia komercjalizacji technologii. „Udało nam się wykazać, że bakterie metanotroficzne mogą być wykorzystywane w celu utylizacji metanu odpadowego”, zauważa Stępniewski. „Osiągnięcie rentowności będzie jednak wymagało przeprowadzenia dodatkowych badań. Musimy przeanalizować wartość środowiskową biotworzyw, w tym PHB, a także ich biodegradowalność. Dodatkowo musimy także dokładniej przyjrzeć się potencjalnym zastosowaniom tego surowca w medycynie i technologii”.
Słowa kluczowe
Methanotrophy, bioproces, metan, odpady, opakowania, polimer, ekologiczny
