BIOCATALIZATOR COPERATIV DUAL PENTRU BIORAFINĂRIE
OPORTUNITĂȚI ȘI PROVOCĂRI PENTRU CONVERSIA
GLICEROLULUI REZIDUAL LA PRODUȘI VALOROȘI
ÎN INDUSTRIA POLIMERILOR
Acronim: BIO-GLY-CAT
Competiție/ID Proiect: PN-II-PT-PCCA--2013-4-0848
Nr. proiect: 273/2014
Parteneri:
- Institutul de Biologie Bucuresti al Academiei Romane
- Universitatea din Bucureşti
- Institutul de Cercetari Produse Auxiliare Organice, ICPAO Mediaș
Coordonator proiect: Institutul de Biologie București al Academiei Romane
Responsabil proiect din partea ICPAO: ing. Olimpiu Blajan
BioGlyCat propune dezvoltarea unui nou design pentru catalizatori sub numele de biocatalizator cooperativ-dual, design care se bazează pe sinergismul cuplării a două tipuri de enzime (lipaza şi decarboxilaza) ȋn cadrul aceleiași structuri catalitice heterogene. BioGlyCat modelează catalizatorul propus pentru procese de biorafinărie care constau în conversia glicerolului rezidual ȋn derivaţi ai săi cu valoare industrială (ex. carbonat de glicerol-GlyC, glicidol-GlyD şi poliglicerol).
Glicerolul rezidual este produsul secundar obţinut ȋn cantităţi mari (ex. 2,4 kt de glicerol la producţia de biodiesel doar ȋn anul 2012) ȋn procesul de fabricare a biodieselului. Acest produs ȋncepe să constituie o problemă pentru raportul eficienţă/cost al procesului biodiesel. In ciuda faptului că molecula de glicerol prin structura ei are o multitudine de aplicaţii (glicerol – moleculă platformă), glicerolul rezidual nu are valoare pentru industria de sinteză datorită impurităţilor conţinute (metanol, apă, săpun, săruri). De asemenea, purificarea glicerolului rezidual nu este o alternativă fezabilă. Lipsa unui management adecvat pentru glicerolul rezidual atrage după sine scăderea interesului industriei ȋn biodiesel datorită costurilor ridicate de producţie şi creşterii riscului de poluare a mediului prin stocurile mari de glicerol.
În acest context, BioGlyCat propune conversia biocatalitică a glicerolului asistată de un biocatalizator cooperativ-dual (cocktail de enzime - lipaza şi decarboxilaza) ȋn format heterogen (enzime imobilizate pe suport solid). Procesul biocatalitic corespunzător se desfăşoară ȋn două etape succesice: 1) carbonilarea glicerolului cu dimetil carbonat şi obţinerea GlyC ȋn prezenţă de lipază şi 2) transformarea GlyC ȋn GlyD şi apoi ȋn poliglicerol, proces catalizat de decarboxilază. BioGlyCat propune realizarea unui sistem biocatalitic de sinteză a poliglicerolului care va funcţiona ȋn regim de flux continuu. Acesta va juca rol de prototip pentru realizarea unei instalaţii pilot. Dezvoltarea sintezei poliglicerolului la scară industrială va constitui un punct de atracţie al proiectului BioGlyCat pentru companiile industriale. Atât prototipul cât şi unitatea pilot vor fi testate ȋn condiţii reale utilizând ca materie primă glicerol separat direct din procesul biodiesel (glicerol rezidual). Se va realiza un studiu amănunţit al efectelor matricei glicerolului rezidual (impurităţi) asupra eficienţei procesului biocatalitic.
BioGlyCat lansează ideea unei noi tehnologii sustenabile, competitive, ecologice şi eficiente pentru producerea derivaţilor glicerolului (ex. GlyC, GlyD, poliglicerol) cu aplicabilitate ȋn industria polimerică. În plus, BioGlyCat este o alternativă promiţătoare pentru piaţa biodiesel prin faptul că propune utilizarea glicerolului rezidual, rezultat ȋn urma procesului biodiesel, ȋn sinteza de substanţe chimice importante pentru industria polimerilor.
BioGlyCat propune dezvoltarea unei activităţi de cercetare sub forma colaborării ȋntre mediul public reprezentat de Institutul de Biologie (CO) şi Universitatea din Bucureşti (P1), şi mediul privat reprezentat de ICPAO (P2). Astfel, cunoştinţele şi experienţa de laborator ale unităţilor academice se vor completa cu experienţa la scară industrială a IMM-ului. Structura consorţiului este menită să asigure o calitate superioară cercetării şi dezvoltării propuse pe baza recunoaşterii internaţionale a partenerilor CO şi P1, cât şi o valorificare eficientă a produselor finite generate ȋn cadrul proiectului, pe baza interesului exprimat de partenerul din industrie (P2). Colaborarea propusă ȋn cadrul BioGlyCat va permite realizarea unei noi punţi de legătură ȋntre mediul public şi privat, implicând interes economic de ambele părţi şi un impact substanţial asupra agenţilor economici implicaţi ȋn industria polimerilor. Totodată, BioGlyCat propune o alternativă de sinteză „verde", cu toxicitate scăzută care să susţină protejarea mediului ȋnconjurător.