Forskere forvandler algerester til vedvarende produkter med blus

UC San Diego-forskerne, der udviklede algebaserede flip-flops og surfbrætter, er i gang igen. Denne gang fremmer de deres mærke af vedvarende og biologisk nedbrydelige materialer til brug i andre produkter som coatede stoffer, patent læder og klæbemidler, med noget madelsker, også - smag og dufte.

Den seneste forskning af Michael Burkart, Stephen Mayfield og Robert Pomeroy — online i Grøn Kemi , et tidsskrift fra Royal Society of Chemistry - skitserer deres bestræbelser på at udvikle metoder til fremstilling af mikroalgebaserede polyoler - monomerenheder til polyurethanpolymerer - der kan bruges til at fremstille polyurethanskum med spildolier fra algebiomasse.

Mange undersøgelser betragter alger som en af ​​de bedste vedvarende ressourcer til at erstatte fossile brændstoffer og bekæmpe den globale opvarmning uden at påvirke fødevareforsyningen. Men i modsætning til vegetabilske olier, olien fra alger indeholder små organiske forureninger, som fotosyntetiske pigmenter og andre cofaktorer, der kan komplicere deres brug.

Holdet valgte at arbejde med olie fra den grønne mikroalge Nannochloropsis salina, en almindelig kilde til omega-3 fedtsyrer, der sælges som kosttilskud. De resterende olier, mere end 70 procent, er typisk enten smidt væk eller brændt, men UC San Diego-forskerne fandt en bedre brug for dem. De udviklede en proces til at rense og omdanne denne affaldsstrøm til azelainsyre, en byggesten til fleksible polyurethaner. Ønsker at "bruge hele bøflen, "de omdannede også co-produktet heptansyre til en fødevaresmags- og duftstof.

"Vi viste, at vi kunne tage affaldsprodukter fra algebaseret omega-3 olieproduktion og omdanne dem til værdifulde og vedvarende polyurethanskum. Disse har alle mulige kommercielle anvendelser, fra flipflops og løbeskosåler, til madrasser og yogamåtter. Ud over, vi forberedte et smagsstofmolekyle fra det resterende biprodukt, der er vurderet til over $500 pr. kilogram, " sagde Burkart med henvisning til holdets papir, "Samproduktion af fleksible polyurethaner og vedvarende opløsningsmidler fra en affaldsstrøm fra mikroalgerolie."

For at starte arbejdet, forskerholdet, som omfattede forskere fra afdelingen for fysiske videnskaber, Division of Biological Sciences og California Center for Algae Biotechnology ved UC San Diego, fandt først en skalerbar, omkostningseffektiv vej til at forbedre renheden af ​​algeolie ved hjælp af simple fysiske metoder sammen med forsæbning. Dette er en proces, hvorved olier reagerer med natrium- eller kaliumhydroxid for at producere glycerol og et fedtsyresalt, eller sæbe.

Ud over fedtsyrerne, Mayfield forklarede, at holdet identificerede flere forurenende stoffer i spildolie. "I modsætning til planter, som primært lagrer triacyglycerider, eller vegetabilsk olie, i deres frø, mikroalger indeholder en række metaboliske komponenter, der er uopløselige i vand, men frit opløselige i algeolien, når de udvindes. Tilstedeværelsen af ​​disse pigmenter hæmmer nedstrøms reaktionseffektivitet, derfor er deres fjernelse en nøgleproces i produktionen af ​​vedvarende kemikalier fra algeolie."

Ifølge forskerne, deres skalerbare proces kan udføres på olier fra flere algearter, at producere værdifulde monomerer - molekyler, der deltager i en kædereaktion for at danne polymerer - til en yderst bæredygtig kilde til biobaseret plast. Undersøgelsen omfattede en udforskning af den økonomiske værdi af holdets metode. Ifølge Pomeroy, de valgte N. salina som en stamme til dyrkning af alger i stor skala på grund af dens etablerede høje produktion af eicosapentaensyre (EPA), en værdifuld omega-3 olie, og videnskabsmænds evne til at dyrke stammen til højt biomasseindhold.

"Denne undersøgelse indikerer, at en affaldsstrøm fra alger har både det praktiske og økonomiske potentiale til at understøtte materialeproduktion af polyurethaner, " sagde Burkart. "Vi arbejder allerede med store skofirmaer for at omdanne disse til kommercielle produkter, som folk gerne vil købe. Vi oplever, at forbrugerne er bekymrede for alt det petroleumsbaserede plastikaffald, vi genererer som samfund, og vores team udvikler hurtigt løsninger til fremtidige produkter. Bliv hængende!"