Využití biopolymerních surovinových zdrojů 2. generace pro produkty s přidanou hodnotou (2GVALUE)

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F70883521%3A28610%2F24%3A63578298" target="_blank" >RIV/70883521:28610/24:63578298 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/70883521:28610/24:63584038

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Využití biopolymerních surovinových zdrojů 2. generace pro produkty s přidanou hodnotou (2GVALUE)

Popis výsledku v původním jazyce

Projekt Využití biopolymerních surovinových zdrojů 2. generace pro produkty s přidanou hodnotou (2GALUE) je řešen v rámci programu Národní centra kompetence Technologické agentury České republiky (č. projektu DP TN02000051/015). Dílčí projekt 2GVALUE naplňuje principy zelené transformace v kontextu podpory vývoje technologií pro efektivní využití surovinových zdrojů druhé generace (2G) za účelem environmentálně šetrných výrob produktů s přidanou hodnotou. Mezi vstupní 2G suroviny patří lignocelulózová biomasa nebo dřeviny, zemědělské zbytky nebo odpady a také specializované nepotravinové energetické plodiny pěstované na okrajových půdách nevhodných pro produkci potravin. 2GVALUE se zaměřuje na vývoj technologií pro efektivní a ekologicky šetrnou transformaci 2G surovin na sacharidické substráty, které mohou být následně využity pro návazné technologie. Ty jsou v rámci projektu 2GVALUE reprezentovány vývojem poloprovozních technologií biotechnologických výrob např. kyseliny mléčné, případně etanolu či vyšších alkoholů. Navazující aktivitou bude vývoj čtvrt/poloprovozní jednotky na syntézu bioroložitelného polymeru kyseliny mléčné – polylaktidu, který může nacházet uplatnění primárně v aplikacích ekologického zemědělství či environmentálních a půdoochranných technologiích. Vhodnou optimalizací hydrolyzačních podmínek (zředěná kyselina sírová anebo zředěná kyselina fosforečná s hydroxidem sodným) 2G suroviny na bázi lignocelulózového materiálu v kombinaci s enzymem Cellic® CTec3 HS (Novozymes) bylo dosaženo souhrnné koncentrace monosacharidů v rozmezí 1 – 1,5 g/100 ml (xylóza, fruktóza, glukóza). V případě použití 2G suroviny na bázi škrobu je výstupní koncentrace sacharidů po procesu ztekucení a zcukření v rozmezí 4 – 5 g/100 ml (použité enzymy Alfa-amylasa, Alfa-amylasa + Proteáza, Glukoamyláza + Celuláza + Trehaláza alfa; Novozymes). Vzniklý sacharidický substrát je pak možné použít při fermentaci na etanol, anebo kyselinu mléčnou, která je prekurzorem PLA. Etanol získaný při fermentaci lze dále v procesu využít například při separaci kyseliny mléčné z fermentační břečky, resp. při procesu esterifikace, kdy vzniká vysoce čistá kyselina mléčná, termostabilní, vhodná pro výrobu PLA. Fermentace kyseliny mléčné z hydrolyzátů 2G biopolymerů je předmětem navazujícího zkoumání, nicméně předběžné výsledky nastiňují úspěšnost procesu hydrolýzy a fermentace vedoucí k produkci kyseliny mléčné v koncentraci 8% (v/v). Současně je optimalizován postup polymerace laktidu metodou ROP na kyselinu polymléčnou. Prozatím byla připravována především PLA o nízké molekulové hmotnosti (5-20 000 g/mol), která není tak náchylná na přítomnost vody a jiných nečistot.

Název v anglickém jazyce

Utilization of Second-Generation Biopolymer Raw Materials for Value-Added Products (2GVALUE)

Popis výsledku anglicky

The project Utilization of Second-Generation Biopolymer Raw Materials for Value-Added Products (2GVALUE) is being implemented under the National Competence Centers program of the Technology Agency of the Czech Republic (project no. DP TN02000051/015). The 2GVALUE sub-project supports the principles of green transformation by promoting the development of technologies for the efficient use of second-generation (2G) raw materials to produce environmentally friendly, value-added products. The input 2G raw materials include lignocellulosic biomass or wood, agricultural residues or waste, and specialized non-food energy crops grown on marginal lands unsuitable for food production. The project focuses on developing technologies for the efficient and eco-friendly conversion of 2G raw materials into carbohydrate substrates, which can subsequently serve as feedstock for downstream technologies. These technologies, represented in the 2GVALUE project, include the development of pilot-scale biotechnological production processes, such as lactic acid, ethanol, or higher alcohols. A follow-up activity involves designing a quarter/pilot-scale unit for the synthesis of biodegradable polylactic acid (PLA), which could be primarily used in sustainable agriculture, environmental technologies, or soil protection applications. By optimizing hydrolysis conditions (diluted sulfuric acid or phosphoric acid combined with sodium hydroxide), 2G raw materials based on lignocellulosic biomass, in combination with Cellic® CTec3 HS enzyme (Novozymes), achieved a total monosaccharide concentration of 1 – 1.5 g/100 ml (xylose, fructose, glucose). For 2G raw materials based on starch, the output carbohydrate concentration after liquefaction and saccharification was 4 – 5 g/100 ml (using Alpha-amylase, Alpha-amylase + Protease, Glucoamylase + Cellulase + Trehalase alpha; Novozymes). The resulting carbohydrate substrate can then be used for fermentation to produce ethanol or lactic acid, the precursor to PLA. The ethanol obtained from fermentation can further support processes such as lactic acid separation from the fermentation broth or esterification, resulting in high-purity, thermostable lactic acid, suitable for PLA production. Lactic acid fermentation from 2G biopolymer hydrolysates is the subject of ongoing research. However, preliminary results suggest successful hydrolysis and fermentation processes leading to lactic acid production at 8% (v/v) concentration. Simultaneously, the ring-opening polymerization (ROP) process for polylactic acid (PLA) synthesis is being optimized. So far, mainly low-molecular-weight PLA (5,000 – 20,000 g/mol) has been produced, which is less prone to moisture and impurities.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20401 - Chemical engineering (plants, products)

Projekt

<a href="/cs/project/TN02000051" target="_blank" >TN02000051: Národní centrum kompetence polymerních materiálů a technologií pro 21. století</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů