Аргентинский прорыв в сотрудничестве с Нидерландами: группа исследователей создала биоперерабатывающий завод для производства биопластиков

Группе исследователей из Университета Гронингена (Нидерланды) удалось полностью использовать отходы агропромышленного производства, такие как пшеничная солома и кукурузные кочерыжки, и превратить их в коммерчески ценные продукты, например ароматические соединения и биопластики. В разработке также участвовал Мартин Палаццоло, исследователь из Университета Куйо (Conicet University of Cuyo). Группа экспертов создала инновационную модель биоперерабатывающего завода, которая полностью использует отходы агропромышленного производства: биотехнологический процесс под названием Alacen (Alkaline, Acid, Enzyme) позволяет получать разнообразные продукты благодаря экологически безопасной стратегии и в качестве альтернативы обычной обработке, т.е. сжиганию. Биоперерабатывающий завод - это устойчивая альтернатива традиционному нефтеперерабатывающему заводу. По аналогии с обычным нефтеперерабатывающим заводом, его задача - переработать сырье, в данном случае возобновляемое, устойчивым способом, минимизируя воздействие на окружающую среду, чтобы произвести товары и услуги из исходного материала, который является органическим по своей природе. Из пшеничной соломы - отхода, образующегося при сборе урожая пшеницы, - ученые выявили последовательность физических, химических и биологических процессов, позволяющих в полной мере использовать преимущества этой биомассы, называемой лигноцеллюлозной из-за ее растительного происхождения, и превращать ее в продукты, которые можно использовать в повседневной жизни", - сказал Палаццоло. "Как отметили эксперты, биоперерабатывающий завод - это промышленное предприятие, использующее в качестве сырья биомассу (органические вещества растений, животных или микроорганизмов) вместо нефти. В последние годы лигноцеллюлозная биомасса стала альтернативой для производства биохимикатов, биотоплива, биополимеров и других ценных продуктов. Такая биомасса имеется в изобилии и хорошо распространена по всему миру как остатки промышленной или сельскохозяйственной деятельности. "Фактически, производство биополимеров и предшественников полимеров из лигноцеллюлозной биомассы должно стать одним из важнейших элементов перехода к углеродно-нейтральному обществу". "Новая модель Alacen - это, в частности, набор процессов биопереработки, которые фракционируют агропромышленную биомассу и превращают все ее компоненты в продукты с добавленной стоимостью и прекурсоры", - пояснил Палаццоло. Процесс состоит из нескольких этапов. На первом этапе анализируется состав лигноцеллюлозной биомассы. Затем его необходимо очистить или разделить на составляющие: целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин и другие мелкие компоненты. Именно в этом и заключается инновация Alacen: процесс позволяет "целостно фракционировать" отдельные компоненты, максимально сохраняя их природную структуру. Alacen состоит в объединении ряда этапов в таком порядке и с такой интенсивностью, чтобы биомасса могла быть использована в полной мере. Аббревиатура происходит от трех этапов: щелочного, кислотного и ферментативного. Первые два позволяют максимально мягко фракционировать биомассу. Последний завершает процесс эффективным и экологически безопасным способом, поскольку используются ферменты - катализаторы биологического происхождения и биоразлагаемой природы, заменяющие химические вещества, которые обычно токсичны", - добавил аргентинский исследователь. "Применяя Alacen к пшеничной соломе, ученые получили несколько продуктов: сахара и ароматические соединения, которые можно использовать для приготовления биотоплива и продуктов питания, а также биопластик, то есть пластик биологического происхождения. На последнем этапе происходит ферментация, с помощью которой мы получаем биопластик. Чтобы использовать часть сахаров, получаемых из лигноцеллюлозной биомассы, из которой обычно трудно получить продукты брожения, мы обратились к микроорганизму Schlegelella thermodepolymerans, - говорит Палаццоло, - который способен превращать сахара в пластик, накапливающийся внутри него в виде узелков". "Очень важно, что с помощью инженерных технологий можно оптимизировать и расширить масштабы этого биологического процесса, чтобы еще больше использовать присущие бактерии возможности", - добавил биотехнолог. Эта работа представляет собой прорыв в переходе от линейной модели производства к экологически ответственной круговой. Она также решает одну из самых сложных задач в области переработки биомассы - максимальное использование каждого из ее компонентов без ущерба для их качества и количества". "Мы продемонстрировали, что Alacen может применяться для комплексной переработки других лигноцеллюлозных биомасс, помимо пшеничной соломы, таких как тростник, кукурузные кочерыжки и багасса сахарного тростника. Эти виды сырья широко доступны в качестве остатков на территориях с сельскохозяйственным производством, то есть практически по всей нашей стране", - сказал в заключение Палаццоло."