Biotworzywa z drewna
Biomasa lignocelulozowa to zazwyczaj niejadalny materiał roślinny, w tym specjalne odmiany drzew i traw oraz odpady z agroleśnictwa. Jest to również najbardziej obfite odnawialne źródło energii na Ziemi, dostępne przez cały rok. Ponadto biomasa lignocelulozowa nie zajmuje cennej przestrzeni na polach uprawnych, ponieważ nie ma zastosowania rolniczego ani żywieniowego. Co ważne, drewno można pozyskiwać w sposób zrównoważony z certyfikowanych lasów. W krajach skandynawskich każdego roku sadzi się więcej lasów niż pozyskuje się drewna. W porównaniu z innymi surowcami lignocelulozowymi, takimi jak słoma, surowce drewnopochodne do biorafinerii mają największy potencjał w zakresie zastąpienia związków na bazie paliw kopalnych w przemyśle chemicznym. Stworzenie konkurencyjnych łańcuchów wartości opartych na surowcach lignocelulozowych nie tylko zapewni liczne alternatywne surowce dla przemysłu, ale wzmocni też konkurencyjność biologicznych chemikaliów i materiałów w porównaniu z ich odpowiednikami opartymi na paliwach kopalnych. Zespół finansowanego przez UE projektu ReTAPP, realizowanego w ramach programu Horyzont 2020, badał produkcję cukru fruktozowego z biomasy lignocelulozowej z drewna twardego i miękkiego. „Naukowcy zastosowali roztwory enzymów w celu zastąpienia fruktozy na bazie roślin spożywczych/skrobi fruktozą drzewną i opracowali cały łańcuch wartości z zamiarem wprowadzenia produktu na rynek”, mówi koordynator projektu Matti Heikkilä. Lepsza wydajność konwersji Uczeni prowadzili prace w dwóch głównych obszarach. Pierwszy z nich obejmował testowanie, skalowanie i demonstrację skuteczności enzymów, jak również innowacyjnej technologii opracowanej przez partnerów projektu w środowisku przemysłowym. W ramach drugiego w oparciu o nową technologię stworzono rentowne przedsiębiorstwo, opracowując biznesplan, identyfikując potencjalnych klientów i rynki zbytu dla produktu oraz nawiązując współpracę z partnerami handlowymi. Partnerzy projektu z trzech europejskich MŚP zoptymalizowali i zademonstrowali procesy produkcyjne. Znalazły się wśród nich firma SEKAB E-Technology, specjalizująca się w technologii przekształcania drewna w cukry, oraz Avantium Chemicals, światowy lider w produkcji polietylenowej żywicy furanodikarboksylowej (PEF). PEF jest rewolucyjną, całkowicie biodegradowalną alternatywą dla politereftalanu etylenu (PET), tworzywa sztucznego powszechnie stosowanego do produkcji butelek i opakowań. Trzeci z partnerów komercyjnych, firma MetGen, opracował nowe enzymy izomerazy glukozowej, zdolne do efektywnego przetwarzania glukozy na bazie drewna w fruktozę. „Nasze wyniki były o wiele lepsze niż w przypadku enzymów tradycyjnie stosowanych w komercyjnej produkcji fruktozy, przy współczynniku konwersji wynoszącym ponad 50 % w dużym, wielotonowym badaniu pilotażowym”, wyjaśnia Heikkilä. Wiele korzyści Konsorcjum zwiększyło skalę produkcji enzymów do skali przemysłowej. Dzięki opracowaniu metod produkcji chemikaliów luzem z drewna fruktoza może służyć jako odnawialny surowiec nieżywnościowy do produkcji PEF za pośrednictwem prekursora kwasu furandikarboksylowego (FDCA). „Technologia została przetestowana w demonstracyjnej biorafinerii w szwedzkim Örnsköldsvik. Może zostać wykorzystana przez inne projekty i klientów, którzy potrzebują przemysłowych cukrów celulozowych do tworzenia produktów biochemicznych na dalszych etapach produkcji”, tłumaczy Heikkilä. Analiza ekonomiczna łańcucha wartości ReTAPP dowiodła opłacalności inicjatywy, natomiast analiza cyklu życia środowiska naturalnego wskazała na wyraźny spadek emisji gazów cieplarnianych w porównaniu z konwencjonalnymi metodami obecnie wykorzystywanymi do produkcji fruktozy. Projekt ReTAPP przyczynia się do wprowadzania ekonomicznie opłacalnych alternatyw ułatwiających przejście od surowców kopalnych do zrównoważonych, wytwarzanych na bazie drewna chemikaliów, materiałów, paliw i energii. Dzięki temu zmniejszeniu ulegnie negatywne oddziaływanie na środowisko oraz ślad węglowy. Heikkilä podkreśla: „Zademonstrowaliśmy biologiczny łańcuch wartości produkcji w 100 % odnawialnych opakowań, które są tańsze i mają lepsze właściwości barierowe niż PET, a przy tym są wytwarzanie z surowca drugiej generacji, czyli drewna. Wszystkie nowatorskie technologie opracowane i wdrożone w ramach tego projektu będą wykorzystywać zrównoważone zasoby dostępne w dużych ilościach w Europie oraz przyczynią się do powstania nowych miejsc pracy w sektorze biorafinerii”.
Słowa kluczowe
ReTAPP, fruktoza, enzym, na bazie surowców biologicznych, biomasa lignocelulozowa, furanodikarboksyl (PEF), politereftalan etylenu (PET)
