Экологически чистые пластмассы из природных источников

«Белая биотехнология», также известная как промышленная биотехнология, описывает производство органических химических веществ и/или активных ингредиентов с использованием оптимизированных микроорганизмов (дрожжи или бактерии) и/или ферментов. Она предоставляет огромное количество преимуществ, позволяя ученым разрабатывать такие устойчивые и эффективные решения для различных отраслей промышленности, как производство экологически чистого биотоплива, биопластика и химикатов на основе биохимикатов, которые снижают нашу зависимость от ископаемых видов топлива и минимизируют их воздействие на окружающую среду.

Кроме того, белая биотехнология способствует созданию более эффективных и экономичных производственных процессов, что приводит к снижению энергопотребления, сокращению количества отходов и общего потребления ресурсов. Благодаря инновационности применения эта технология способна стимулировать переход к более экологичной и устойчивой экономике, нацеленной на решение глобальных проблем, и способствовать технологическому прогрессу.

Белая биотехнология также позволяет создавать более безопасные и здоровые потребительские товары. Она играет ключевую роль в производстве ферментов для моющих средств, текстильной и пищевой промышленности, повышая эффективность этих процессов и сводя к минимуму необходимость использования агрессивных химических веществ.

Компания GEA всегда проявляла интерес к новым инновационным методам, особенно если они способствуют сохранению ресурсов и позволяют производить экологически чистые продукты, альтернативные традиционным химическим продуктам на основе нефти. Благодаря высокому уровню доверия к новой технологии с самого начала она стала темой оживленных обсуждений на конференциях, при подготовке межведомственной экспертизы и, конечно, в собственном технологическом центре компании, где проверялись и внедрялись новые теории.

Основное внимание было уделено процессам производства биохимикаов и биопереработке — процессам, в которых используются микроорганизмы для преобразования такого природного возобновляемого сырья, как крахмал, сахар, целлюлоза и отходы биомассы, в различные промежуточные и конечные продукты. Особый интерес представляли биополимеры. Если к обычным полимерам относится любой класс природных или синтетических веществ, состоящих из очень крупных макромолекул, то их «биородственники» либо химически синтезируются из биологического материала, либо полностью биосинтезируются живыми организмами. Эти экологически безопасные заменители нефтяных полимеров могут быть использованы, в частности, для производства экологически чистых пластмасс. 

Пластику — да. Нефти — нет!

Биополимеры всегда получают из возобновляемого сырья. Однако этот термин неоднозначен. С одной стороны, они используются для получения новых материалов, которые полностью биоразлагаемы. Они идеально подходят для производства упаковки для еды на вынос или пакетов для доставки из интернет-магазинов. С другой стороны, такие изделия, как автомобильные разъемы, должны быть прочными, надежными и устойчивыми к внешним воздействиям в течение как можно более длительного времени. Биополимеры также делают это возможным: из них можно получать пластмассы, которые не только долговечны, но и отвечают тем же стандартам безопасности, что и пластмассы, изготовленные из нефтяных полимеров. Еще одним преимуществом биополимеров является то, что для их производства могут быть легко адаптированы уже существующие производственные процессы. Пищевая и кормовая промышленность давно занимается вопросами производства и использования аминокислот. Лизин, например, используется в качестве корма для скота. Это снижает потребление сои, рыбной муки и пшеницы и обеспечивает сбалансированное питание животных. Процессы ферментативного превращения позволяют соединять такие аминокислоты, как лизин, для получения биополимеров, которые затем могут быть использованы для производства нейлона вместо корма.

Природные электростанции: бактерии

Процесс производства биополимеров также является естественным. «Микроорганизмы делают это за нас, — поясняет менеджер по продажам продукции Йенс Бюринг, эксперт в области технологии центробежной сепарации. — В так называемом ферментере микроорганизмы сначала получают сахар или крахмал, а затем вырабатывают необходимые промежуточные продукты или — иногда — даже готовые полимеры».

Другой эксперт по сепарации, Буркхард Шиманн, добавляет: «Чтобы заставить наши бактерии вырабатывать биополимеры, мы сначала создаем идеальные условия окружающей среды. Другими словами, мы подпитываем их кислородом, сахаром и минеральными веществами. Благодаря этому бактерии чувствуют себя комфортно и размножаются. Когда в ферментере накапливается достаточное количество организмов, мы изменяем эти крайне благоприятные условия, удаляя сахар из питательной среды или изменяя pH их среды».

Это вызывает у бактерий стресс — они понимают, что что-то изменилось и, возможно, наступили «плохие времена». Включается защитный механизм, и организмы накапливают определенные вещества. Это могут быть, например, полимеры. «Для бактерий это аварийный запас, чтобы подготовиться к тому, что будет дальше; для нас же это ценное и универсальное химическое соединение, представляющее большой интерес», — добавляет Буркхард. 

Полная центробежная мощность для большей экологичности.

Чтобы превратить природные полимеры в конкурентоспособный продукт, компании часто обращаются к технологии сепарации GEA. «Для обеспечения экономичного использования этих природных фабрик используются преимущества центрифугирования, — сообщает Йенс Бюринг. — Механические энергосберегающие центрифуги, работающие с высочайшей эффективностью можно использовать для сепарации биомассы — общего количества или веса организмов на заданной площади или в заданном объеме. Компания GEA обладает большим опытом как в обработке сырья, так и в переработке промежуточного продукта, также она поставляет оборудование для переработки на следующем этапе ... и вплоть до получения конечного продукта».

Имеются разнообразные преимущества: «Наши клиенты уже хорошо знакомы со многими этапами технологического процесса, например, с обработкой материалов и ферментацией, и обладают необходимым опытом и оборудованием. Всего несколько шагов — и тот же самый клиент получает доступ к дополнительному рынку», — говорит Буркхард Шиманн.

В качестве примера можно привести молочную кислоту. Помимо традиционного использования в качестве подкислителя в пищевой промышленности и производстве напитков благодаря активной поддержке компании GEA она теперь широко применяется в качестве ингредиента для производства биоразлагаемого пластика — полиактидной кислоты (ПАК).

«Мы также можем помочь нашим клиентам в разработке технологических процессов», — говорит Йенс Бюринг. — Это обеспечивает множество преимуществ, поскольку процессы, прекрасно работающие в лабораторных условиях, не всегда переносятся на промышленные стандарты (или установки). Чтобы избежать неприятных сюрпризов, мы готовы помочь, используя наш опыт и соответствующее оборудование GEA... ведь нет ничего более экономичного и эффективного, чем совместное планирование процессов».