Vegetabilske proteiner erstatter petroleumsbaserede råvarer

Ligesom cellulose, lignin og fedtstoffer, proteiner er vedvarende råvarer. Deres potentiale for den kemiske industri forbliver stort set uudnyttet. Forskerhold ved Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV samarbejder med partnere for at ændre alt dette, ideen er at bruge vegetabilske proteiners lovende teknofunktionelle egenskaber til industrielle anvendelser. Målet med TeFuProt-projektet er at flytte væk fra petroleum og gøre mere brug af vedvarende råvarer.

Selvom proteiner fra vegetabilske kilder spillede en nøglerolle i den kemiske industri for hundrede år siden, som bindemiddel eller klæbemiddel f.eks. deres anvendelse har været i tilbagegang siden boomet i den petrokemiske industri. Partnerne involveret i TeFuProt-projektet, navnet er en forkortelse for teknofunktionelt protein (se boks), har til formål at ændre alt dette og opnå proteiner til industrielle anvendelser fra landbrugsaffaldsprodukter. Formålet med denne bioøkonomiske tilgang er at modvirke knapheden og den langsigtede prisstigning på fossile råvarer og bruge fornyelsesråstoffer som et alternativ til olie.

Rapsfrø som proteinkilde

Forarbejdning af landbrugsråvarer som raps resulterer i store mængder protein. Disse proteiner er et biprodukt af genvinding af rapsolie, en proces, der presser olie ud af frøet. Proteinholdige biprodukter, såkaldt rapsmel og rapspressekage, er efterladt. "Indtil nu, denne rest er hovedsagelig blevet brugt som fødevare i husdyrbrug. Men denne brug er begrænset på grund af de bitre stoffer, der er indeholdt, " forklarer Andreas Fetzer, videnskabsmand ved Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV i Freising. På grund af deres funktionelle egenskaber, såsom evnen til at danne skum, geler og film, og deres evne til at tilbageholde vand, rapspressekagens proteinfraktioner har et stort potentiale for en bred vifte af tekniske anvendelser. De er ideelle som additiver til maling, lakker, klæbemidler, smøremidler, byggematerialer, rengøringsmidler og polymerer. "De vegetabilske proteiner åbner døren til udviklingen af ​​nye, bæredygtig, biobaserede produkter med forbedrede egenskaber, " forklarer Fetzer. Og det mindsker også vores afhængighed af fossile ressourcer og driver klimavenlig produktion fremad.

Forskere ved Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV fik til opgave at undersøge, hvordan man kan isolere proteinerne fra rapsmel og rapspressekage og udvikle de nødvendige processer. De stod også for proteinmodifikationen og præformuleringen på en sådan måde, at de kan leveres til udviklingspartnerne til test enten i form af tørret pulver eller i flydende opløsning. De teknofunktionelle egenskaber såsom opløselighed, skummende og emulgerende adfærd, såvel som filmdannende egenskaber blev også analyseret. Udover Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, ANiMOX GmbH og Naturstoff-Technik GmbH (2014-2017) fik også til opgave at fremstille og raffinere proteinet.

Alternative bindemidler i maling og lak

Især de filmdannende egenskaber gav overbevisende testresultater:"Ved tørring af proteiner opløst i vand, hvortil en biobaseret blødgører blev tilsat, i en petriskål, vandet fordamper, og proteinerne tværbinder for at danne en stabil film. Dermed, proteiner er primært egnede som alternative bindemidler i maling og lak, træbejdse eller parketbelægninger som normalt indeholder petroleumsbaserede råvarer. akrylater, for eksempel, kan erstattes af proteinpræparater, " forklarer Fetzer. Desuden proteinerne viser evnen til effektivt at binde farvestoffer eller fungere som barrierer. Dette viste en ekstra fordel ved den proteinbaserede belægning, især i træsektoren:Farvestofferne blev effektivt forhindret i at "bløde" ud af træet.

Fetzer og hans kolleger genvindede med succes fire typer protein gennem fire tydeligt forskellige processer. "Vi afolie, mal og opløs rapspressekagen i vand. Blandingen centrifugeres derefter for at adskille de faste stoffer fra væskerne. Efter det, vi forfiner det vandige ekstrakt med de opløste proteiner, " siger videnskabsmanden, der beskriver processekvensen. De genvundne proteinisolater har ofte et proteinindhold på over 90 procent.

Mulighed for at skabe banebrydende innovationer

Det langsigtede projektarbejde af de i alt 18 partnere har produceret en række lovende produkter, hvoraf nogle allerede er tilgængelige som prototyper. Disse omfatter bionedbrydelige film som emballagemateriale til vaskemiddelposer, for eksempel, eller som plantebeklædning, samt fiberplader fra produktionsrester, og bindemidler modificeret med rapsprotein. Flammehæmmende isoleringsskum til byggeindustrien eller støbt skum til emballage, fiberbeskyttelse og farveoverførselshæmmere i miljøvenlige vaskemidler, fortykningskomponenter til smøremidler eller bindemidler til smøring af lakker og additiver i universelle rengøringsmidler til træoverflader fuldender listen over innovative løsninger. "I mange tilfælde, vi har med succes integreret proteinerne i produkterne og skabt egenskaber med merværdi, " siger forskeren. De næste skridt sigter mod at optimere præparaterne og gøre dem klar til markedet. Partnernes langsigtede mål er at erstatte petrokemisk baserede produkter med biobaserede i stor skala og skabe merværdi gennem brugen af ​​vegetabilske proteiner.