Produkce biodegradovatelného polymeru využitím sinic rostoucích v odpadní vodě
Plasty jsou všestranné a odolné, ale problémem je právě jejich dlouhá životnost: plasty na bázi ropy se nerozkládají a znečišťují životní prostředí. Není třeba zdůrazňovat, že konvenční plasty jsou stále větším ekologickým problémem.
Existují však biologické alternativy vyrobené z obnovitelných surovin. Centrum Algatech, pracoviště Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni, ve spolupráci s Technickou univerzitou ve Vídni a Univerzitou aplikovaných věd ve Welsi v Horním Rakousku se zabývá produkcí PHB za využití sinic. České pracoviště zužitkovává dlouholeté zkušenosti s pěstováním mikrořas (řas a sinic) a vyvíjí biotechnologický proces, který lze použít k výrobě plastu ze sinicové biomasy. Hlavním cílem projektu je vyvinout technologii pro produkci bioplastů v sinicích, které využívají pro svůj růst živiny z komunální odpadní vody a odpadní vody z mlékárenského průmyslu (Obr. 1).
Jak takový výrobní proces funguje?
Sinice lze pěstovat v různých kultivačních zařízeních (Obr. 2). Centrum Algatech disponuje kultivačními zařízeními s různými objemy pro pilotní testování růstu mikrořas, která jsou umístěna v laboratořích i ve venkovním prostředí. Pro pěstování sinic v odpadní vodě pro produkci PHB se ukázalo jako nejvhodnější zařízení tzv. tenkovrstvá oběhová nádrž (angl. thin-layer raceway pond). Promíchávání sinicové suspenze, a tím stejnoměrné osvětlení, zajištuje oběhové lopatkové koleso. Dalším vhodným zařízením může být uzavřený kultivační systém s plně kontrolovanými podmínkami růstu, tzv. fotobioreaktor.
Sinice si za určitých podmínek, především při nedostatku živin, vytvářejí různé zásoby energie, v tomto případě ve formě PHB. Technologický proces výroby musí počítat nejprve s dostatkem živin, aby se získalo potřebné množství biomasy. Tento proces trvá v průměru 2 týdny. Potom, v následujících 2 týdnech, nastává proces zrání. Sinice po spotřebování všech živin z média, především dusíku, již nejsou schopny vytvářet více biomasy, ale produkují PHB ve formě granulí. Důvod, proč sinice při nutričním stresu produkují PHB a nikoliv zásobní cukr – glykogen, není dosud příliš objasněn. Granule lze z buněk dostat různými extrakčními metodami, většinou pomocí organických rozpouštědel jako například chloroform, které mohou být nebezpečné pro životní prostředí. Vědci na TU Vídeň vyvíjejí ekologickou a ekonomicky přátelskou alternativu extrakce PHB z biomasy pomocí tzv. iontových kapalin, které patří do kategorie tzv. zelených rozpouštědel. V mnoha případech je získávání produktu pomocí iontových kapalin jednodušší, lze je recyklovat, a tedy opětovně použít.
Celý článek ZDE
