Veda a výskum

Spracovanie lignocelulózovej biomasy

arundo-energianad-02

Hlavné prínosy

Lignocelulózova biomasa (drevo, seno, slama, …) je najrozšírenejší obnoviteľný materiál na Zemi. Ľudia ju používajú na rozličné účely od nepamäti. V súčasnosti sa považuje za dôležitý zdroj biopalív (metán, etanol)  nezvyšujúcich množstvo oxidu uhličitého v atmosfére, ale aj rozličných chemikálii a materiálov. Biomasa sa skladá z troch základných zložiek, lignínu, hemicelulózy a celulózy. Hemicelulóza a celulóza hlavne prispievajú svojimi zložkami k fermentácii na biometán (v bioplynových staniciach) alebo k produkcii bioetanolu, ktorý sa pridáva do benzínu.

Lignín je fenolový vysokomolekulárny biopolymér (600 – 15000 kDa), ktorý vytvára ochrannú a kotviacu vrstvu pre vlákna celulózy a hemicelulózy.

Lignín tvorí 10 – 35 % organickej matrice dreva, tráv, listov a ihličia a tvorí približne 20 % celkovej hmoty zemskej biosféry. Surový lignín v množstve 40 – 50 miliónov ton ročne na celom svete sa získava hlavne pri výrobe papiera a buničiny. Ako nízko hodnotová látka sa používa ako zdroj energie spaľovaním a menej ako 5 % sa využíva na iné účely, hlavne pre produkciu niektorých špecializovaných chemikálii a ako aditívum pri produkcii drevo- plastických kompozitov. V posledných rokoch sa výskum zameral na produkciu uhlíkových vlákien, potrebná technológia však ešte nie je dostupná. Uhlíkové vlákna majú všestranné využitie, napr. v stavebníctve, automobilovom a leteckom priemysle a všade tam, kde sú potrebné ľahké a pevné materiály. Uhlíkové vlákna vyrábané z odpadných látok (lignínu) pri spracovaní biomasy by sa mohli presadiť na trhu hlavne nízkou cenou.

Vedecko-výskumný zámer pracoviska

Vedecko-výskumným zámerom v horizonte 5 – 7 rokov je komplexné inovatívne využitie viacročných energetických rastlín (lignocelulózova biomasa) pre produkciu bioetanolu a aktívneho uhlia a zhodnotenie odpadných látok (hlavne lignínu) vznikajúcich pri spracovaní biomasy.

Výskum je zameraný na niekoľko hlavných smerov:

1.

výber a produkcia najvhodnejších energetických rastlín buď s nízkym alebo vysokým obsahom lignínu podľa koncového produktu

2.

najefektívnejšie odstránenie lignínu kvôli fermentačným procesom a jeho spracovanie na koncový produkt (napr. biopolyméry, farmaceutické alebo potravinové prekurzory, uhlíkové vlákna),

3.

výber kvasiniek alebo baktérii tak, aby fermentácia mohla prebehnúť ako na základnej zložke celulózy tak i na cukroch tvoriacich hemicelulózu pri zvýšenej teplote (viac ako 35 °C)

4.

nová technológia produkcie uhlíkových vlákien z biomasy.

Úvodná ilustrácia použitá z: https://www.freepik.com/jemastock

Fotografie na tejto podstránke z: https://www.arundo-donax.com/arundo-donax/