Skræddersyede enzymatiske løsninger reducerer tid og omkostninger ved bioraffinaderier

Ikke mad, træagtige materialer (nemlig lignocelluloseholdig biomasse) er det største vedvarende reservoir af fermenterbar stivelse til erstatning for fossile brændstoffer. Det kan bruges til at producere biobaserede polymerer og materialer til enhver form for produkt – fra yogamåtter til højttalere – såvel som til maling, biokemikalier, kosmetik, bioplast og biobrændstoffer.

Blandt de forskellige teknologier, der er tilgængelige til at transformere lignocelluloseholdig biomasse, biokemisk omdannelse er særligt interessant ud fra et miljømæssigt synspunkt, fordi det kræver mildere forhold (lavere temperatur og tryk, og mindre surt eller alkalisk miljø) end andre omdannelsesprocesser.

Nøglekomponenter i en bioraffinaderi-omdannelse er enzymer, som bruges til at nedbryde de lange kæder af sukker- og ligninpolymerer, der findes i biomassen, i mindre stykker. Enzymer er nødvendige i alle trin i denne proces og for enhver form for råmateriale. Derfor, deres ydeevne har stor indflydelse på den samlede tid og omkostningerne ved biomassekonverteringen. Det er blevet beregnet, at forbehandling af biomasse og enzymatisk hydrolyse alene tegner sig for omkring 70% af de samlede omkostninger til behandling af bioraffinaderier.

Udvinding af sukker og lignin på en mere effektiv måde

Takket være de europæiske forskningsmidler fra BIOrescue-projektet, Det finske selskab MetGen udviklede mere effektive enzymer til at fremskynde kemiske reaktioner og reducere omkostningerne ved biokonvertering.

I BIOrescue fokuserer MetGen på enzymer, der hjælper med at udvinde værdifulde komponenter fra brugt svampekompost, som ellers ville blive smidt ud til en pris for landmændene.

Markedet tilbyder typisk kun en generel kombination af enzymer til enhver form for råvare, uden at tage højde for de specifikke egenskaber ved forskellig biomasse. Dette gør den enzymatiske hydrolyseproces ret langsom og dyr.

MetGen har skabt proprietære enzymløsninger (MetZyme SUNO) skræddersyet til at udvinde sukker fra svampekomposten på en optimal måde. Med en optimeret SUNO -løsning, de fandt ud af de bedste betingelser for at nedbryde molekylerne opnået fra forbehandlet svampekompost til monosukkere med et maksimalt omdannelsesudbytte (> 95 %).

Ud over, MetGen brugte sin innovative enzymatiske ligninfraktioneringsteknologi (ved anvendelse af MetZyme PURECO sammen med membranoperationer) til at producere meget reaktivt depolymeriseret lignin på en meget bæredygtig og effektiv måde. Denne teknologi har fordelene ved at undgå brug af tungmetaller eller giftige opløsningsmidler, og arbejder under milde procesforhold (temperatur under 60°C) for effektivt at nedbryde og samtidig bevare lignins ønskelige egenskaber.

Forbedret konkurrenceevne af biokonverteringsprocesser

Denne enzymcocktail har allerede reduceret den tid og mængde enzymer, der er nødvendige til hydrolyse af sukkerarter med mindst 20%. Udover, disse enzymer kan overleve i barske industrielle miljøer, hvilket åbner døren for nye anvendelser og kombination med andre enzymer.

Den nye enzymcocktail har derfor forbedret den overordnede konkurrenceevne for omdannelse af svampekompost, tak til:

• Forbedret effektivitet og mindre tid gennem bedre procesbetingelser
• Reducerede omkostninger gennem nedskæringer i enzymdosering
• Øget sukkerudbytte gennem biomassespecificitet

Potentialet i denne forskning rækker langt ud over svampekompost. Bioraffinaderisystemet, der er udviklet i BIOrescue, er meget fleksibelt og kan replikeres ikke kun i andre svampefarme, men også med andre landbrugsbiprodukter. At forbedre enzymer i denne proces betyder derfor at mangedoble mulighederne for en kulstofneutral biobaseret industri.