Biocatalytic functionalisation of hemicellulose from waste
- Reference number
- RBP14-0046
- Start and end dates
- 150101-211231
- Amount granted
- 21 018 414 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
Softwood hemicellulose (galactoglucomannan, GGM) is a major renewable resource that make up 25% of the wood. GGM is, however, currently discarded in industrial waste-streams and its potential is not explored. We will develop novel sustainable biocatalytic processes for the functional modification of GGM and thereby transform it to a versatile and excellent renewable resource for novel high-performance products with added value (surfactants, coatings and performance polymers for latex and emulsion stabilisation). This will be achieved by use of enzymes that can hydrolyse GGM substituents (increase GGM surface adsorption) and can append novel chemical groups to the GGM backbone and thereby add new functions: hydrophobicity or reactivity (“click chemistry” function). In the process GGM will be recovered from a softwood biorefinery sidestream. Lignin residues will be separated, aided by partial hydrolysis using hydrolytic enzymes. The refined GGM will be functionalised with enzyme technology and the product recovered/refined. The project is built around 5 workpackages: Down stream processing, selection/engineering of enzymes, controlled GGM modification, functional properties of modified GGM, and process design. The project is excecuted by a cross-disciplinary team within enzymology/enzyme technology, biochemical engineering, separation technology, process design, physical chemistry and polymer chemistry. Collaborations with academia and companies are part of the project.
Popular science description
Projektet inriktar sig mot förädling av en hitills outtnyttjad förnybar resurs: hemicellulosa från barrträd. Vi har valt barrträd som råvara eftersom det är den största skogsråvaran i Sverige. I projektet utvecklas nya processer med hjälp av enzymteknologi för att förädla hemicellulosa från barrved till nya mervärda produkter, där vi inriktar oss mot ytbindande och reaktiva kolhydratföreningar. Hemicellulosa är en polysackarid som bygger upp en del av cellväggen i alla växter. Trots att hemicellulosa utgör ca en fjärdedel av t ex barrved, går det mesta av den till spillo i massaprocesser. Vi har dock utvecklat processer för att utvinna hemicellulosa ur industriella biflöden. Vi vill nu ta vara på denna intressanta polysackarid och använda specifika enzymer för att modifiera (partiellt hydrolysera) hemicellulosa så att önskvärda egenskaper fås. T ex kan vi klyva bort sidogrupper från hemicellulosans grenade struktur och därmed förbättra hemicellulosans förmåga att binda till cellulosa (papper eller träytor). Detta är en egenskap som är viktig för produkter såsom ytbeläggningar och polymerer för läkemedelsfrisläppning – två produkttyper som vi inriktar oss mot. En tredje typ av produkt är tensider, i det här fallet hemicellulosa med en påkopplad hydrofob (vattenavstötande) del. Eftersom hemicellulosan i sig är vattenlöslig, får ett sådant konjugat amfifila egenskaper vilket behövs för att en tensid ska fungera t ex för att göra hydrofoba ämnen lösliga i vatten – en strategi som används i allt från läkemedels- till färgformulering. Vi utvecklar också enzymatiska processer för att öka reaktiviteten så att fler typer av funktionella kemiska grupper ska kunna kopplas till hemicellulosa. Projektet är tvärvetenskapligt. Det ingår processutveckling men också molekylär-biologisk optimering av de enzymatiska katalysatorerna och analys av materialegenskaper.