Zrównoważone pozyskiwanie produktów o wysokiej wartości z pulpy buraka cukrowego
Każdego roku w Europie wytwarzane jest około 13 milionów ton pulpy buraczanej, która stanowi produkt uboczny procesu wytwarzania cukru – włókniste pozostałości, stanowiące odpad po usunięciu cukru z buraków cukrowych. Materiał ten jest obecnie wykorzystywany do produkcji paszy dla zwierząt oraz biogazu o niskiej wartości. Naukowcy skupieni wokół projektu PULP2VALUE otrzymali dofinansowanie ze Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu – partnerstwa publiczno-prywatnego zawartego pomiędzy Unią Europejską i przemysłem. Celem dofinansowania było opracowanie łańcuchów wartości opartych na włóknach mikrocelulozowych (MCF), arabinozie (L-Ara) i kwasie galakturonowym (D-GalA) – substancjach występujących w pulpie buraczanej. Wszystkie te substancje mogą być stosowane w wielu różnych zastosowaniach, między innymi jako elementy składowe substancji chemicznych, dodatki do żywności oraz polepszacze smaku, a także jako substancje stosowane w detergentach i produktach higieny osobistej. „Naszym założeniem było zwiększenie skali procesów pilotażowych do poziomu półprzemysłowego, a także znaczne (20-50-krotne) zwiększenie wartości pulpy buraczanej dzięki znalezieniu zastosowań dla około 65 % jej masy na potrzeby rynków produktów o wysokiej wartości”, twierdzi Gerald van Engelen, koordynator projektu i dyrektor generalny firmy Cosun Biobased Products B.V. będącej częścią spółki Royal Cosun – czołowego holenderskiego przedsiębiorstwa zajmującego się przetwórstwem buraków cukrowych w Europie.
Zrównoważony rozwój na pierwszym miejscu
Konsorcjum projektowe zajęło się budową oraz uruchomieniem zakładów demonstracyjnych wytwarzających włókna mikrocelulozowe i arabinozę. Uczestnikom projektu udało się również zaprezentować możliwość produkcji kwasu galakturonowego w skali demonstracyjnej. Powstały także przypadki biznesowe dla produktów pochodnych włókien mikrocelulozowych i kwasu galakturonowego. Ponadto zespół zajął się także przebadaniem oraz potwierdzeniem właściwości prozdrowotnych arabinozy. Projekt objął także analizy cyklu życia poszczególnych sposobów otrzymywania każdego ze składników, a także koncepcji zintegrowanej biorafinerii pozwalającej na jednoczesne wytwarzanie wszystkich trzech produktów. Z przeprowadzonych badań wynika, że to ostatnie podejście prowadzi do uzyskania najlepszych rezultatów. Założeniem projektu było wykluczenie z procesu pozyskiwania poszczególnych substancji chemicznych rozpuszczalników (z wyjątkiem wody) i toksycznych odczynników, przy jednoczesnym dążeniu do uzyskania możliwie najwydajniejszej produkcji i minimalnych ilości odpadów, co udało się wykazać w przypadku procesu katalitycznego utleniania D-GalA do kwasu galaktarowego. „Katalizator może być poddany recyklingowi, a sama reakcja charakteryzuje się bardzo wysoką selektywnością, co oznacza, że produkcja każdego kilograma kwasu galaktarowego nie pozostawia po sobie niemal żadnych odpadów”, wyjaśnia Harry Raaijmakers, kierownik ds. badań i rozwoju w firmie Cosun.
Korzyści z nowych produktów
Realizacja projektu PULP2VALUE zaowocowała opracowaniem szeregu nowych produktów Włókna mikrocelulozowe pozyskiwane z pulpy buraczanej charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami przepływu i wysoką stabilnością, dzięki czemu mogą być stosowane jako nowe elementy strukturalne cząsteczek w roztworach na potrzeby różnorodnych zastosowań – od detergentów, klejów, farb i powłok, aż po płuczki wiertnicze. Arabinoza może być stosowana do produkcji produktów spożywczych o niskim indeksie glikemicznym, zawierających znaczne ilości sacharozy, które pomogą konsumentom w utrzymaniu zdrowego poziomu glukozy we krwi. Kwas galakturonowy może być wykorzystywany jako surowiec do produkcji nowatorskich, łagodnych bezsiarczanowych środków powierzchniowo czynnych na potrzeby produktów higieny osobistej. Z kolei kwas galaktarowy może być stosowany jako przyjazny dla środowiska inhibitor korozji, natomiast materiały oparte na tej substancji mogą być wykorzystywane do poprawy właściwości technicznych oraz trwałości polimerów syntetycznych w różnych zastosowaniach. Wszystkie produkty pochodzenia roślinnego opracowane w ramach projektu PULP2VALUE są biodegradowalne i nietoksyczne. Jednocześnie przyczyniają się do zwiększenia konkurencyjności upraw buraka cukrowego w Europie Zachodniej. „Opracowywanie bardziej zrównoważonych i bezpieczniejszych produktów mających pozytywny wpływ na nasze zdrowie przełoży się na wzrost gospodarczy oraz powstawanie nowych miejsc pracy na obszarach wiejskich”, podsumowuje van Engelen.
Słowa kluczowe
PULP2VALUE, pulpa buraczana z buraka cukrowego, kwas galakturonowy (D-GalA), włókna mikrocelulozowe (MCF), arabinoza (L-Ara), kwas galaktarowy, zrównoważony rozwój, odpady, żywność
