02.04.2023 19:17 | Źródło: cordis.europa.eu

Pozyskiwanie wartości z odpadów rolniczych

Od fasolki szparagowej po ziarna kawy: kaskada ekologicznych procesów ekstrakcyjnych pozwala na ponowne wykorzystanie pozostałości rolno-przemysłowych, zapewniając maksymalne spożytkowanie surowców z biomasy.

Możliwość wykorzystania produktów ubocznych produkcji rolnej jako źródeł wysokowartościowych cząsteczek bioaktywnych była dotychczas w dużym stopniu pomijana. Jednak w czasach rosnącej konkurencji handlowej o wysokiej jakości surowce znalezienie zastosowania dla produktów ubocznych sektora rolno-przemysłowego nabiera kluczowego znaczenia. Projekt Prolific otrzymał finansowanie w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, będącego formą partnerstwa publiczno-prywatnego między UE a sektorem przemysłowym, w celu zbadania potencjału rynkowego trzech potencjalnych surowców.

Rośliny strączkowe i kawa

Zespół zarządzający projektem – w którego skład weszli Rita Hochstrat, kierowniczka projektu, Annalisa Tassoni, koordynatorka naukowa i Philippe Corvini, koordynator administracyjny – badał rośliny strączkowe, grzyby i kawę. Wybrano je do badań, ponieważ charakteryzują się dużym wzrostem lub konsumpcją w UE, w ten sposób zwiększając dostępność surowców. Ponadto wszystkie te trzy rodzaje biomasy zawierają cenne cząsteczki, które można pozyskać za pomocą kaskady procesów.

Rośliny strączkowe stanowiły cenne źródło białka, a jako ekstraktu wtórnego – włókien. Grzyby były doskonałym źródłem chitozanu, rodzaju cząsteczki cukru o wielu zastosowaniach biomedycznych. Zielone (nieprzetworzone) ziarna kawy i srebrne skórki, czyli płatki pozostałe po palonych ziarnach kawy, okazały się dobrym źródłem polifenoli, które mają właściwości antyoksydacyjne.

Naukowcy skupili się na opracowaniu procesów, które są przyjazne dla środowiska, skalowalne i można je łatwo zastosować do istniejącej infrastruktury przemysłowej. Wiele z ocenianych procesów można wykorzystać do surowców innych niż te badane w ramach projektu Prolific. Jednym z badanych procesów była łagodna ekstrakcja wodna białek z roślin strączkowych. Kolejny obejmował ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami, którą wykorzystano do pozyskiwania białek z kawy. Najskuteczniejszy sposób na pozyskanie wysoce aktywnej frakcji fenolowej z zielonych ziaren kawy polegał na podkrytycznej ekstrakcji wodnej.

Makarony, pasta i opakowania

Zespół projektu Prolific zbadał 18 prototypów produktów. Opracowane przez nich produkty obejmowały żywność, paszę dla zwierząt, kosmetyki i opakowania biodegradowalne. Choć w ramach projektu przeprowadzono ograniczone testy konsumenckie prototypów, niektóre z produktów będą gotowe do wprowadzenia na rynek już za 2 lata.

Rośliny strączkowe nie nadające się do sprzedaży były źródłem białka, które można dodawać do chleba, makaronu i płatków zbożowych. Po usunięciu białka włókniste pozostałości można by wykorzystać do produkcji sztywnych, biodegradowalnych opakowań, np. słoików kosmetycznych. Jak mówi Philippe Corvini, „zespół projektu Prolific może pochwalić się wyprodukowaniem pierwszych biopochodnych korpusów kapsułek do kawy z wykorzystaniem srebrnej skórki jako wypełniacza - czy, też użycia pozyskanych z kawy ekstraktów antyoksydacyjnych do produkcji materiału kompozytowego”.

Ekstrakt antyoksydacyjny z zielonych ziaren kawy okazał się równie skuteczny w konserwowaniu kiełbas i pasztecików mięsnych - co, związki komercyjne. Produkt ten nie wpłynął na smak ani teksturę mięsa, w związku z czym ma szansę trafić na rynek.

„Najbardziej udanym prototypem wyprodukowanym w ramach projektu Prolific z myślą o sektorze kosmetycznym była antybakteryjna pasta do zębów zawierająca ekstrakt z chitozanu uzyskany z pozostałości po grzybach”, mówi Corvini. Chitozan zwykle pozyskuje się ze skorupiaków i ma szerokie zastosowanie w biomedycynie. Dzięki zastosowaniu pozyskanego z grzybów źródła chitozanu powstała pasta do zębów jest produktem wegańskim. Cecha ta, wraz z zachęcającymi wynikami testów konsumenckich, sprawia, że pasta do zębów ma szansę trafić na rynek w najbliższej przyszłości.

Poza badaniem wielu możliwych do wprowadzenia na rynek produktów wykorzystujących odpady z rolnictwa zespół projektu Prolific opracował również zaawansowane techniki pozyskiwania cząsteczek bioaktywnych. W miarę przechodzenia Europy na biogospodarkę o obiegu zamkniętym przekształcanie odpadów z rolnictwa w opłacalne surowce ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji jakości życia przy jednoczesnej ochronie środowiska.

opublikowano: 31.03.2023 / foto: © PROLIFIC/Rita Hochstrat