Российские учёные удешевили производство разлагаемого биопластика

Полученная ими продукция превосходит зарубежные аналоги

Новая технология успешно реализована на опытном производстве СФУ, результаты исследования опубликованы в международных журналах Biomacromolecules и Applied Microbiology and Biotechnology.

«Нами разработана по-настоящему эффективная и относительно недорогая технология создания биопластиков на новом субстрате. Она успешно масштабирована в условиях уникального для России опытного производства, базирующегося в университете. Достигнутые продукционные показатели превосходят ранее полученные на сахарах и известные зарубежные решения», – сообщила руководитель исследования, заведующая базовой кафедрой биотехнологии и лабораторией инновационных препаратов и материалов СФУ, профессор Татьяна Волова.

В производстве разлагаемых биопластиков учёные использовали полигидроксиалканоаты (ПГА) – перспективные «зелёные» биопластики, обладающие широким спектром ценных свойств. Они биосовместимы с организмом человека и биоразлагаемы, могут применяться для производства медицинских изделий, упаковочной тары, использоваться в фармакологии, пищевой промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. К сожалению, стоимость этих полимеров всё ещё высока, поскольку для их производства требуется дорогостоящее углеродное сырье. Учёным СФУ удалось добиться значительного удешевления продукции: биопластики производятся на основе глицерина — доступного и более дешёвого по сравнению с сахарами субстрата.

И масштабы производства глицерина в мире планомерно возрастают. Он хорош для крупнотоннажного производства ПГА, и это связано с ростом производства биодизеля как альтернативного нефти возобновляемого источника энергии. Согласно оценке аналитиков Oil World, в конце 2016 года мировое производство биодизеля достигло рекордных 33 млн. тонн; 10 % от этих объёмов составляет глицерин как побочный продукт.

Микробиологические процессы синтеза ПГА на глицерине активно исследуются за рубежом, однако у этого субстрата есть один серьёзный недостаток — примеси, плохо влияющие на синтез полимера. В итоге продуктивность производства на глицерине значительно уступает «старомодному» производству на дорогих сахарах. Для улучшения показателей производства ПГА на глицерине нужно привлекать новые штаммы и совершенствовать технологические стадии процесса, в том числе в масштабированных вариантах.

«Одной из успешных разработок биотехнологов Сибирского федерального университета стало исследование закономерностей синтеза ПГА на глицерине различной степени очистки. Из авторской коллекции штаммов, способных усваивать глицерин и адаптированных к нему, был выбран наиболее продуктивный штамм бактерий, обладающий способностью синтезировать ПГА различного состава», — пояснила профессор Татьяна Волова.

Учёные выявили, что глицерин влияет на свойства ПГА, снижая молекулярную массу и степень кристалличности; последнее особенно важно, поскольку повышает технологические свойства полимера. Определены количественные затраты глицерина, требования к «посевному материалу» для выращивания микроорганизмов, рассчитаны параметры процесса, обеспечивающие высокий урожай биомассы клеток и концентрацию в них полимера. Эти результаты позволили разработать и реализовать в камеральном масштабе (в тридцатилитровом ферментере), а затем и в условиях опытного производства (в ферментере объемом 150 литров) эффективную технологию синтеза полимеров на новом субстрате.

Новая научная разработка оказалась в русле тенденции – вчера глава правительства Дмитрий Медведев во время экскурсии по новому центру испытаний полимерных материалов компании СИБУР заявил, что уже сейчас необходимо проводить исследования в области биоразлагаемых технологий.

Sfu-kras.ru.