Zielony recykling. Co zrobić z gliceryną?

dr hab. inż. Tomasz Pokój
Dr hab. inż. Tomasz Pokój z UWM opracował nowatorską metodę wykorzystania gliceryny surowej, odpadu w procesie wytwarzania biodiesla. Na świecie pozostaje do zagospodarowania ok. 4,5 mln ton tego surowca.

Dr hab. inż. Tomasz Pokój, adiunkt w Katedrze Biotechnologii w Ochronie Środowiska Wydziału Nauk o Środowisku UWM zajmuje się badaniami nad wytwarzaniem biopolimerów syntezowanych przez bakterie.

– Wykorzystuję w badaniach tzw. mieszane kultury mikroorganizmów, bakterie oczyszczające ścieki. Namnażam takie gatunki bakterii, które kumulują w swoich komórkach biopolimery, wykorzystując jako pokarm dla bakterii odpady i ścieki – mówi dr hab. Pokój.

Tę technologię dr hab. Pokój postanowił wykorzystać do zagospodarowania tzw. gliceryny surowej, produktu odpadowego przy wytwarzaniu biodiesla. Przy produkcji biodiesla powstaje bowiem oprócz produktu głównego – biodiesla (którym są estry metylowe kwasów tłuszczowych) także produkt uboczny, tzw. frakcja glicerynowa. Frakcja ta to ok. 10% użytego do wytworzenia biodiesla oleju rzepakowego. Może być oczyszczana do postaci tzw. gliceryny surowej, ale dalsze zagospodarowanie tego odpadu jest już poważnym problemem.

– Do tej pory wykorzystywano ją po dalszym oczyszczeniu w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, do produkcji np., maści i kosmetycznym – do produkcji kremów. Owszem, wykorzystywaliśmy ją, ale ponieważ intensywnie wzrosła produkcja biopaliw, a zwłaszcza wytwarzanie biodiesla, przemysł stanął w obliczu nadprodukcji i wysokiej podaży gliceryny surowej na rynku. Powstał problem z jej zagospodarowaniem. Jednym z pomysłów było jej wykorzystanie do produkcji biopolimerów, które mogą być dalej stosowane w przemyśle. Skoncentrowałem się na tym – wyjaśnia dr hab.Pokój. 

Jak ważne jest zagadnienie dalszego wykorzystania i zagospodarowania gliceryny surowej, świadczy fakt, że w 2016 r. w Europie wytworzyliśmy ok. 11, 5 mln ton biodiesla, a przemysł na świecie ma do zagospodarowania ok. 4,5 mln ton  gliceryny surowej.

– Rynek produkcji biodiesla rozwija się intensywnie także w Polsce, w 2013 r. wytworzyliśmy prawie 800 tys. t biodiesla, co stawia nas w europejskiej czołówce producentów tego paliwa – dodaje dr hab. Pokój.

Innowacyjność rozwiązań zastosowanych przez młodego naukowca polegała na modyfikacji procesu hodowli bakterii syntezujących polimery. Dotychczas najczęściej badano syntezę biopolimerów przez bakterie w hodowlach z fazami odżywiania i głodowania. Ten system zakłada dostarczenie mikroorganizmom substratu jednorazowo, na początku hodowli. To może powodować hamowanie wzrostu mikroorganizmów nadmiarem pokarmu. Innym problemem jest hamowanie wzrostu bakterii spowodowane brakiem azotu w fazie głodowania.

– Zaproponowałem inny sposób hodowli kultur mieszanych, wprowadzając jako substrat glicerynę surową w sposób ciągły i zmieniając skład pożywki w taki sposób, który zapewnił lepsze warunki wzrostu bakteriom kumulującym biopolimery. Dzięki temu udało mi się wyeliminować ograniczenia występujące w powszechnie stosowanej metodzie. Udało mi się uzyskać stopień kumulacji biopolimerów na poziomie  powyżej 50%. Jest to już poziom uznawany w przemyśle za pozwalający na opłacalne pozyskiwanie polimerów z biomasy – tłumaczy dr hab. Pokój.

Pozyskiwanie w taki sposób polimerów to nowy ale rozwijający się kierunek badań. Mieszane kultury bakterii, stosowane w metodzie olsztyńskiego naukowca jeszcze nie zostały wdrożone do przemysłowego pozyskiwania biopolimerów.

– Podejmuje się próby stosowania takich kultur w systemach zintegrowanych z oczyszczaniem ścieków, natomiast nie używa się ich na skalę przemysłową – wyjaśnia dr hab. Pokój.

Na razie produkcja tego typu biopolimerów jest ok. 5-krotnie droższa od pozyskiwania plastiku metodą konwencjonalną, z ropy naftowej. Dąży się więc do obniżenia kosztów wytwarzania produktów z biopolimerów bakteryjnych.

Pozyskiwane metodą dr. hab. T. Pokoja biopolimery mogą być szczególnie cenne dla przemysłu, ponieważ są pozyskiwane

z odnawialnych źródeł, w pełni biodegradowalne i mają pożądane właściwości użytkowe, zbliżone do polimerów syntetycznych.

– Można je wykorzystać do produkcji opakowań. Wszelkie pudełka, pojemniki na żywność, naczynia jednorazowe, sztućce, butelki w kosmetyce, produkcja elementów sprzętów AGD – przy produkcji tego rodzaju wykorzystywane są biopolimery. Przyszłościowym obszarem zastosowania biopolimerów jest medycyna i farmakologia, ponieważ biopolimery nie są toksyczne dla ludzkich organizmów – mówi dr Pokój.

Młody naukowiec poświęcił opracowaniu swojej metody pozyskiwania polimerów 6 lat pracy badawczej. Badania stanowiły temat jego pracy doktorskiej; rozwijał je następnie w rozprawie habilitacyjnej. Jego praca habilitacyjna została wysoko oceniona przez recenzentów a dr Tomasz Pokój wytypowany przez Senat do nagrody Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego za osiągnięcie habilitacyjne. Wyniki swoich badań chce opatentować.

Małgorzata Hołubowska

w kategorii