来自天然资源的可持续塑料

2023 年 8 月 29 日

“白色生物技术”也称为工业生物技术,描述了使用优化的微生物(酵母或细菌)和/或酶生产有机化学品和/或活性成分。它提供了无数的优势,使科学家能够在各个行业开发可持续和高效的解决方案,例如生产环保生物燃料、生物塑料和生物基化学品,所有这些都减少了我们对化石燃料的依赖,并最大限度地减少其对环境的影响。

Brilliant Bugs: Sustainable Plastics from Natural Sources.

此外,白色生物技术有助于创建更高效、更节约成本的制造工艺,从而减少能源消耗、废物产生和总体资源使用。通过其创新应用,该领域拥有了巨大的潜力来推动向更绿色、更可持续的经济转型,并且能够从容地应对全球挑战,同时促进技术进步。

白色生物技术还有助于开发更安全、更健康的消费品。它在生产用于清洗剂、纺织品和食品加工的酶方面发挥着关键作用,提高了这些工艺的效率,同时最大限度地减少了对刺激性化学品的需求。

GEA 一直对创新的新方法感兴趣,特别是如果这些方法有助于节约资源并能够以生态友好的方式生产传统石油基化工产品的替代品。而且,从一开始就相信这项新技术,它成为了各种大会、准备跨部门专业知识的过程中热烈讨论的话题,当然,还包括负责测试和实施新颖理论的公司内部技术中心。

一个重点是生物基化学品和生物炼制 - 利用微生物将淀粉、糖、纤维素和废弃生物质等天然可再生原材料转化为各种中间产品和最终产品的过程。特别令人感兴趣的是生物聚合物。为了清晰起见,虽然常规聚合物包括由非常大的大分子组成的任何类别的天然或合成物质,但它们的“生物”表亲可以是由生物材料化学合成的,也可以是完全由生物体生物合成的。这些石油基聚合物的环保替代品可用于制造可持续塑料等。 

塑料:是的。油:不!

生物聚合物始终从可再生原材料中获得。但是,这个词是模棱两可的。一方面,它们被用来生产完全可生物降解的新型物质。对于外卖食品的包装或从在线零售商运输物品所使用的袋子来说,这是非常理想的选择。另一方面,汽车配件等产品需要在尽可能长的时间内保持坚固、可靠和弹性。生物聚合物还可以实现此优势:用于制造既耐用又符合与石油基聚合物所制成塑料相同安全标准的塑料。生物聚合物的另一个优点是可以轻松调整现有的生产工艺来生产它们。食品和饲料行业长期以来一直关注氨基酸的生产和利用。例如,将赖氨酸用作牲畜饲料。它减少了大豆、鱼粉和小麦的消耗,实现了动物营养的均衡。酶转化过程可以连接赖氨酸等氨基酸来形成生物聚合物,然后可以用于生产尼龙而不是饲料。

Upcycling for Sugar, Starch, Etc.: Microorganisms can be used to produce important end and intermediate products from biomass.
天然动力设备:细菌

生物聚合物的生产过程也是天然的。“微生物为我们实现了这项技术,”产品销售经理 Jens Bühring 解释道,他是离心分离技术领域的专家。“在所谓的发酵器中,微生物首先被喂食糖或淀粉,然后产生所需的中间产品,有时甚至产生成品聚合物。”

分离技术专家 Burkhard Schiemann 补充道:“为了激励我们的细菌产生生物聚合物,我们首先提供理想的环境条件。换句话说,我们用氧气、糖和矿物质喂养它们。然后细菌会感到舒适并繁殖。当发酵器中有足够的生物体时,我们通过去除生长培养基中的糖或改变其环境的 pH 值来改变这些非常有利的条件。”

这会导致细菌感到压力:它们意识到某些事情已经发生了变化,“糟糕的时刻”可能即将来临。生物体可能会储存某些物质来作为一种应对机制。例如,它们可以是聚合物。“对于细菌来说,这是一种紧急供应,为接下来发生的事情做好准备;对我们来说,这是一种非常有价值且用途广泛的化合物,非常有趣。”Burkhard 补充道。 

Bioplastics can now be found in many areas, from packaging to toys and clothing to important parts for the automotive industry. They can also be found in the cosmetics and medical technology industries.
Jens Bühring and Burkhard Schiemann
全离心力提高可持续性

为了将天然产生的聚合物转化为有竞争力的产品,公司经常求助于 GEA 的分离技术。“为了能够经济地利用这些天然工厂,离心法具有许多优势,”Jens Bühring 说道。“作为一种可用于分离生物质(给定区域或体积内生物体的总量或重量)的机械过程,离心机可以节省资源,并且运行效率非常高。无论是处理原材料还是加工中间产品,GEA 在该领域都拥有丰富的专业知识,并且还提供下游加工设备…一直到最终产品。”

优势是多方面的:“我们的客户已经非常熟悉许多上游工艺步骤,例如材料处理和发酵,并且拥有所需的专业知识和设备。只需再采取几个步骤,同一客户现在就可以进入另一个市场。”Burkhard Schiemann 说道。

以乳酸为例。除了在食品和饮料行业中传统用作酸化剂外,通过 GEA 的积极支持,它现在还广泛用作称为聚乳酸 (PLA) 的生物基和可生物降解塑料的原料。

“我们还可以帮助客户进行工艺开发,”Jens Bühring 说:“这将提供很多优势,因为在实验室规模下运行良好的工艺并不总是能转化为工业标准(或能力)。为了避免出现令人不快的意外情况,我们很乐意利用我们的专业知识和适当的 GEA 设备提供帮助…因为没有什么比共同规划工艺更经济、更高效的了。”

Biochemicals

上游工艺、发酵、下游工艺:GEA 全程支持您

在上游工艺阶段,通过无菌混合、在线灭菌和纯培养物繁殖等工艺制备关键基质。

然后,在称为发酵器的容器中进行所需的生物技术反应。在下游工艺步骤中,从发酵液中分离出所需的产品。无论您的白色生物技术流程如何,国际 GEA 专家都将与您共同创建具有最大化效益的解决方案,通过理想的组合提供正确的技术组件来满足您特定应用的需求。

订阅 GEA 新闻

接收 GEA 新闻

订阅 GEA 的新闻,掌握 GEA 的创新信息和故事。

联系我们

我们随时为您提供帮助!您只需提供少量详细信息,我们就能回复您的查询。