Biokatalys för nya produkter baserade på hemicellulosa
- Diarienummer
- RBP14-0046
- Start- och slutdatum
- 150101-211231
- Beviljat belopp
- 21 615 634 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Barrveds-hemicellulosa (galaktoglukomannan, GGM) är en av våra största förnybara resurser. GGM bygger upp ca 25% av barrved men släpps idag ut i sidoströmmar från processer i cellulosaindustrin. För att förädla denna intressanta resurs utvinner vi GGM från sidoströmmar och utvecklar hållbar biokatalytisk teknologi för funktionell modifiering av GGM som då får nya egenskaper. Applikationer som vi inriktar oss på är användning av modifierad GGM som surfaktant, i ytbeläggningar och som stabiliseringsmedel i latexformuleringar (t ex i färg). För att uppnå önskvärda egenskaper kommer GGM modifieras genom partiell enzymatisk hydrolys av sidogrupper (för att uppnå ökad ytinteraktion) och genom att enzymatiskt konjugera nya kemiska funktioner till GGM. Exempel på nya funktioner är hydrofobicitet och grupper som är reaktiva ("click chemistry"). GGM utvinns från en industriell sidoström. Separation från lignin underlättas med hydrolytiska enzym. GGM funktionaliseras med ny enzymteknologi. Hela värdekedjan från sidoström till potentiell produkt ingår i projektet som består av fem arbetspaket: Separations-teknologi, selektion/utveckling av enzym, kontrollerad modifiering av GGM, funktionsanalys och processdesign. I projektet ingår kompetens i enzymology/enzymteknologi, biokemisk processteknologi, separations teknologi, process design, fysikalisk kemi och polymer- and materialkemi. Projektet innehåller samarbete med universitet och företag. -
Populärvetenskaplig beskrivning
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.