Co-funded by:
Mentored by:

Selektivna ekstrakcija molekul z visoko vrednostjo za sektor specialnih kemikalij iz ostankov predelave lesa

  • ŠIFRA PROJEKTA: J4-1767 (C)
  • NAZIV PROJEKTA: Selektivna ekstrakcija molekul z visoko vrednostjo za sektor specialnih kemikalij iz ostankov predelave lesa
  • VODJA PROJEKTA: dr. Andreja Kutnar
  • TRAJANJE: 1. 7. 2019 – 30. 06. 2022
  • FTE: 1,4 (2469 ur)
  • FINANCIRANJE: Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS)
  • PARTNERJI:
    Koordinator projekta: InnoRenew CoE
    Partnerske ustanove: Institut “Jožef Stefan”, Univerza na Primorskem, Inštitut Andrej Marušič; ARHEL, projektiranje in inženiring, d. o. o., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za farmacijo

Opis projekta

Gozdno-lesni sektor, zlasti industrija celuloze in papirja, pri primarni predelavi lesa proizvaja velike količine lubja. Samo v letu 2017 je evropska industrija celuloze in papirja porabila skoraj 149 milijonov kubičnih metrov lesa. Lubje zmanjšuje kakovost lesnih izdelkov in se zato odstranjuje ter v glavnem uporablja za proizvodnjo energije z izgorevanjem. V industriji celuloze in papirja se za odstranjevanje lubja uporablja postopek mokrega lupljenja, katerega stranski proizvod je okolju in zdravju škodljiva voda. Pri predelavi vsakega kubičnega metra lesa se za odstranjevanje lubja porabi do 2 m3 vode. 20–40 % suhe mase odstranjenega lubja so lipofilni in hidrofilni ekstrakti, ki jih je zaradi njihove toksičnosti treba obdelati z dragim posebnim postopkom. Toda ti industrijski ostanki vsebujejo bioaktivne spojine, ki so lahko primerne za številne uporabe z visoko vrednostjo na področjih človekovega zdravja in funkcionalnih živil. Med temi spojinami so v velikih količinah prisotni polifenoli, ki so tržno zelo zanimivi. Pri mnogih polifenolih je potrjeno antioksidativno učinkovanje, sposobnost uničevanja prostih radikalov. Polifenoli se uporabljajo v raziskovalnih programih za preprečevanje koronarne bolezni srca, raka in delovanja virusa HIV. Te biokemikalije so tudi potencialni vir za številne inovacije proizvodov in so lahko alternativa na nafti temelječim kemikalijam. Iskanje metod za odstranjevanje velikih količin teh ekstraktov ima velik pomen za okolje, ob tem pa predstavlja gospodarsko priložnost. V tem projektu bomo razvili metodologijo za dostop do teh polifenolov z visoko vrednostjo pri mokrih in suhih procesih odstranjevanja lubja in s tem dodali vrednost toksičnim odpadnim materialom. Projekt vključuje možnosti za nadaljnji razvoj in uporabo tako v industrijske kot komercialne namene. Razvili bomo trajnosten in ponovljiv postopek z uporabo funkcionaliziranih magnetnih delcev za zbiranje polifenolov iz ostankov, ki mu bo sledilo njihovo ločevanje na monolitnih nosilcih. Da bi bolje razumeli vpliv ključnih parametrov obdelave na učinkovitost in natančnost ekstrakcije polifenolov pri ciljanju na specifične tipe, bomo z ekstrakcijo polifenolov pod različnimi pogoji izdelali primerjalno študijo in modeliranje (kemometrija v kombinaciji s sočasno spektroskopsko analizo (in-line spectroscopic analysis). Z analizo življenjskega cikla (LCA) in izračunom stroškov življenjskega cikla (LCC) bomo ocenili okoljsko in ekonomsko upravičenost razvitega postopka, da bi ugotovili, ali je smiselno pridobivati polifenole iz mokrih ali suhih ostankov odstranjevanja lubja v primerjavi s konvencionalno metodo obdelave onesnažene vode in sežiganjem suhih materialov. Rezultati tega projekta so lahko zelo koristni za slovenske in evropske (z upravljanjem pravic intelektualne lastnine) industrije gozdno-lesnega sektorja, ki uporabljajo mokre in suhe procese odstranjevanja lubja in z njimi povezane ostanke.

Glavne dejavnosti InnoRenew CoE pri projektu

• Koordiniranje in vodenje projekta ter poročanje.
• Ugotavljanje tržne potrebe po polifenolih.
• Optimizacija postopka ekstrakcije polifenolov iz lubja.
• Primerjava polifenolov, identificiranih pri suhem odstranjevanju lubja ter v PVOL, glede na potrebe industrije.
• Optimizacija učinkovitosti in proučevanje selektivnosti odstranjevanja in procesa desorpcije polifenolov s funkcionalnimi magnetnimi kroglicami.
• Optimizacija ponovne uporabe magnetnih kroglic.
• Uporaba multivariatne analize podatkov in kemometrije za optimizacijo parametrov obdelave glede na začetno vsebnost fenolov v PVOL (pri analizah se uporablja razmeroma hitre, poceni in nedestruktivne metode).
• Izvajanje analize življenjskega cikla (LCA) za ocenjevanje okoljskih vplivov predlagane metodologije ekstrakcij procesne vode pri odstranjevanju lubja = PVOL.