Biomasės, likusios po pagrindinių produktų perdirbimo ar išskyrimo gali būti priskiriamos lignoceliuliozinėms žaliavoms. Tokios rūšies biomasės, taikant biorafinavimo principą ir naujus biotechnologinius sprendimus, gali būti bioenergijos šaltiniu, žaliava vertingiems cheminiams junginiams sintetinti ir/ar po bioapdorojimo padidinti pašarų pridėtinę vertę. Tačiau biomasės perdirbimo procesai yra gan sudėtingi, o kintant lignoceliuliozinės žaliavos cheminei sudėčiai ir fizikinėms savybėms, gali būti taikomos skirtingos perdirbimo technologinės schemos. Lignoceliuliozinių biomasių perdirbimas turėtų būti kompleksinis, susijęs su antrinių agrožaliavų ir maisto pramonės antrinių produktų/atliekų efektyvesniu perdirbimu ir biotechnologijų kūrimu jų konversijai į bioetanolį, pieno rūgštį ir/ar biodujas bei pašarus.
Projekte apjungiamos naujai sukurtos mokslinės inovacijos, agrožaliavos (pvz., Fusarium spp. pažeista grūdinė žaliava) ir maisto pramonės šalutinių produktų ir/ar atliekų efektyvesnis bei tvarus perdirbimas ir panaudojimas, taikant jau esamus bei kuriant naujus bioprocesus biomasės perdirbimui. Projekte ypatingas dėmesys skirtas Fusarium spp. užkrėstų kviečių, miežių cheminės sudėties, fermentinių aktyvumų, daigumo pokyčių įvertinimui, naujų biopriemonių (bioproduktų ir fermentinių preparatų kompozicijų) parinkimui, kurios užtikrintų jos saugos didinimą (mikotoksinų detoksikaciją bei salyklinių grūdų daigumo didinimą) ir didintų perdirbimo efektyvumą; biotechnologijų antrinių maisto pramonės produktų ir/ar atliekų perdirbimui į bioetanolį, pieno rūgštį, biodujas ir probiotinius pašarus sukūrimas.
Projekto finansavimas:
COST veiklos
Projekto rezultatai:
Sukurta įvairias augalinių biomasių ir lignoceliuliozinių žaliavų konversijos į bioetanolį technologija, pritaikant jas šios biokuro rūšies gamybai. Įvertinus perdirbamų žaliavų bioetanolio gamybai (kvietrugių, žieminių rugių) cheminę sudėtį, skiriant dėmesį į jose esančių endoksilanazių ir endoksilanazių inhibitorių kiekius, parenkant netradicinių augalinių biomasių apdorojimo būdus (fermentinė hidrolizė), ir fermentacija, naudojant sudarytas fermentines kompozicijas ir spiritines mieles. Išanalizuota Fusarium spp. užkrėstų (DON) miežių grūdų įtaka alkoholiniam fermentacijos procesui (bioetanolio koncentracijai, fuzelių susidarymui). Įrodyta, kad parenkant antimikrobinėmis savybėmis pasižyminčią PRB padermę grūdų apdorojimui derinyje su K. marxianus var. bulgaricus mielėmis, galima padidinti Fusarium spp. užkrėstos grūdinės žaliavos perdirbimo efektyvumą: biomasę panaudoti bioetanolio gamybai, o susidariusius žlaugtus – pašarams. Taip pat projekte tirtos tokių žemės ūkyje ir maisto pramonėje susidarančių antrinių produktų, kaip kviečių sėlenų, žliaugtų ir salyklojų panaudojimo galimybės pieno rūgšties (PER) gamybai. Rezultatai parodė, kad PRB padermė ir substrato tipas turėjo statistiškai reikšmingos įtakos PR išeigai. Monosacharidų (gliukozės, ksilozės, manozės ir arabinozės) susidarymui, kurie fermentuojami įvairių PRB, turi būti taikoma keleto etapų biocheminė konversija. Lignoceliuliozinis substratas turi būti pirmiausiai hidrolizuojamas, o vėliau fermentuojamas, tačiau polisacharidų hidrolizę ir fermentaciją galima vykdyti ir vienu metu. Proceso trūkumai yra tie, kad dėl papildomo fermentų ir cheminių medžiagų naudojimo gamybos kaštai padidėja, o cheminės hidrolizės metu susidaro inhibitoriniai junginiai, stabdantys mikroorganizmų veiklą fermentacijos metu. Biodujų gamyba, panaudojant įvairias organines medžiagas, tame tarpe ir antrinius maisto pramonės produktus ir/ar atliekas, susilaukia vis daugiau dėmesio.
Biodujų gamybai dažniausiai taikoma vienpakopė anerobinio substrato skaidymo schema, kai visos proceso stadijos vienu metu vyksta viename bioreaktoriuje. Toks metodas nėra efektyvus, siekiant padidinti biodujų išeigą ir grynumą. Tikėtina, kad anaerobinio skaidymo proceso suskirstymas į dvi pakopas galėtų turėti teigiamos įtakos metano išeigai ir grynumo laipsniui. Pastaruoju metu išaugusi pieno rūgšties paklausa skatina optimizuoti šios rūgšties sintezę, panaudojant įvairius substratus ir mikroorganizmus bei modernizuojant technologines biodujų gavybos schemas. Gauti projekte rezultatai leidžia teigti, kad antriniai pieno pramonės produktai ir/ar atliekos, sudėtyje turintys laktozės, gali būti tinkamas substratas biodujų gamybai. Taikant dviejų etapų biodujų išgavimo technologinę schemą, kai acetogenezės etape vykdoma substrato PRB fermentacija, galima siekti efektyvesnės metano gamybos anaerobinio procesų metu. Biodujų išgavimas yra kompleksinis procesas, reikalaujantis subalansuoto sudėtiniu stadijų vyksmo. Proceso kinetiką apibrėžti sudėtinga, kadangi substrato junginių hidrolizė priklauso nuo daugelio skirtingų parametrų: dalelių dydžio, fermentų aktyvumo, temperatūros ir pH. Pritaikius PRB fermentacija dar acetogenezės etapo metu, galima palengvinti substrato hidrolizę, lengviau kontroliuoti pH, intensyvinti lakiųjų rūgščių susidarymą acidogenezės metu bei sutrumpinti biodujų gamybos trukmę.
Šalutinių maisto pramonės gamybos produktų perdirbimas į vertingus produktus (chemikalus, pašarus ir kt.) yra prioritetas, siekiant sumažinti klimato kaitą bei pagerinti ekonimiką. Taikant fermentacijos technologijas atrinktais mikroorganizmais, galima efektyviai padidinti pašarų, pagamintų iš šalutinių maisto pramonės gamybos produktų, maistinę vertę bei užtikrinti saugos rodiklius. Projekte sukurti augalinės kilmės pašarai ir probiotiniai priedai pašarų gamybai: (i) grūdų (kviečių ir miežių) perdirbimo šalutinių produktų; (ii) augalinių žaliavų biokonversijai taikant antimikrobiniu mikroorganizmus; (iii) sukurti bioproduktai jaunų galvijų sveikatingumui pagerinti ir produktyvumui padidinti. Tyrimai parodė, kad ekstruduoti grūdų šalutiniai produktai yra perspektyvūs substratai saugesnės fermentuotų pašarų žaliavos, turinčios didelį kiekį gyvybingų PRB, gamybai.
Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2014-05-15 - 2018-05-14
Projekto partneriai: Italija, Nyderlandai, Norvegija, Lenkija, Portugalija, Rumunija, Serbija, Švedija, Šveicarija, Jungtinė Karalystė, Kolumbija, Honkongas, Belgija, Kipras, Danija, Vokietija, Vengrija, Airija, Izraelis, Latvija, Slovakija, Slovėnija, Ispanija, Turkija, Jungtinės Amerikos Valstijos, Naujoji Zelandija, Argentina, Pietų Afrika, Austrija, Bulgarija, Kroatija, Čekija, Estija, Suomija, Prancūzija, Graikija
