H2020 BIOSEA Proiektua: Teknologia berritzaile eta kostu-eraginkorra elikagai, pentsu eta kosmetika aplikazioetarako uretako biomasa oinarritutako molekulak maximizatzeko

Mota Proiektua
Egoera Bete
Exekuzioa 2017 -2020
Esleitutako Aurrekontua 2.611.223,01 €
Eremua Europeo
Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
Proiektuaren webgunea BIOSEA

Azalpena

EBko gizarteak lehengai berri, jasangarri eta biologikoak behar ditu biztanleriaren hazkundeari aurre egiteko eta erregai fosilen mendekotasuna murrizteko. Zoritxarrez, Europako merkatuaren iraunkortasuna oztopatzen duten faktore nagusiak osagaien kostu handia eta produktuen kalitate baxua dira. Beraz, Europako bioindustria jasangarri eta lehiakor baten helburu nagusia elikagai, pentsu eta bioproduktuetarako biomasa ekoizpen oso eraginkor eta jasangarria duen biogizarte zirkular batean oinarritzen da.

Arreta berezia jarri behar zaie itsas sektorearen erabilera anitzei, baliabide naturalen alternatiba nagusi gisa, batez ere alga-biomasarena, dituen propietateengatik, elikagai-, pentsu- eta elikagaiez kanpoko kateetan ekoizpen-kontzeptuak ahalbidetzen dituztenak, dauden balio-kateak baino askoz iraunkorragoak direnak. Hala ere, alga lehengaien merkatua oraindik ere ekoizpen-teknologia heldugabeek erronka handia dute. Proiektuak hautatutako konposatu aktiboak lortzeko eta haien propietate bioaktiboak ebaluatzeko aurre- eta post-prozesatzeko etapak barne hartzen ditu. Intereseko konposatuen erauzketan eta frakzionamenduan/purifikazioan arreta berezia jarri zen, masa-unitateko etekina maximizatuz eta kostua optimizatuz prozesuaren eskalatze kostu-eraginkorra ahalbidetzeko.

Jardueren deskribapena

Proiektuak lau algatik osagaiak ekoizteko prozesu oso bat baliozkotzean eta eskalatzean zentratu zen, kaskada-biorrefineriako ikuspegi bat erabiliz, aurretratamendua, frakzionamendua eta bihurketa teknologiak barne, elikagaietan, pentsuetan eta kosmetika produktuetan erabiltzeko, eta mikroalgetatik (Spirulina platensis eta Nannochloropsis sp.) eta makroalgetatik (Ulva ohnoi eta Saccharina latissima) datozen ordezko osagai sorta bat sortu zuen. Zentzu honetan, IGV-k Spirulina platensis eta Nannochloropsis sp. mikroalgen biomasa optimizatu, landu (pilotu eskalaraino) eta bildu zuen, barruko fotobioerreaktore itxietan ekoiztua, beirazko fotobioerreaktoreak eta MUTL ® erabiliz, "sare geruza ultrafinen teknologia". Optimizazio prozesu honek mantenugaiak, argia, CO2 eta tenperatura bezalako parametroak kontrolatzea barne hartu zuen, eta horrela intereseko osagaien etekina handitzea lortu zen.

CTAQUAk makroalgak (Ulva ohnoi) laborategiko fotobioerreaktoreetan haztean zentratu zen, geroago urmael irekietara zabalduz eta kaioletan haziz, landaketa, uzta eta espezie inbaditzaileen babesa lehenetsiz.

Bestalde, AT-SEA Nova-k Saccharina latissima-ren ehun-labore aurreratu patentatu bat optimizatu zuen Europako itsasoetan, ereite-teknologian, denboran eta uzta biltzean, eta klima-eraginetara egokitzean arreta jarriz. 2D soka konbentzionalak ordezkatzen dituen ikuspegi berritzaile honek ekoizpen-errendimendu handiagoak eskaintzen ditu laborantza-eremu handiagoari esker.

VITO, CNTA eta Feyecon-eko ikertzaileek "zero hondakin" erauzketa-protokoloak garatu eta zabaldu dituzte, proiektuaren lau alga-andui bakoitzera egokituta, produktu erabilgarriak kaskada batean ateratzeko helburuarekin, fintze-urrats bakoitzak produktu erabilgarri berriak sortu eta ezer ez baztertzeko. Erabilitako erreaktiboak eta produktu kimikoak iraunkortasun handiena bermatzeko hautatu dira. Horren ondorioz, algak ordezkatzeko hainbat osagai sortu dira, besteak beste, proteinak, fikozianina, gantz-azidoak, karbohidratoak, karotenoideak, lipidoak eta azukrez aberastutako erauzketak.

BIOPOLIS, CNTA eta AITEXek lortutako alga-produktuetan balio erantsia identifikatu dute, proiektuak hartzen dituen industrietan aplikagarria dena, besteak beste, efektu antimikrobianoak, UV babesa, gantz murrizketa eta propietate antioxidatzaileak.

Konposatu hauek elikagai funtzionalen, animalien pentsuen eta produktu kosmetikoen garapenean erabiltzen dira, inportatu edo kutsadura eragin dezaketen osagai konbentzionalak balio erantsi handiko alga-osagaiekin ordezkatzeko helburuarekin. Gainera, VLCIk osagai hauen disolbagarritasun eta bateragarritasun propietateak zehaztu zituen Hansen-en disolbagarritasun parametroen lan-fluxua erabiliz, osagai bateragarriak modu eraginkorrean aurkitzeko eta eraginkortasun handienarekin formulatzeko.

Adibidez, Soria Naturalek soja-proteina alga-proteinarekin ordezkatu du hanburgesa begetarianoak egiteko; CPCFEEDek arrain-plasma alga-proteinekin ordezkatzea eta txerrikumeen pentsuan mikroalga-biomasa sartzea proposatu zuen; DIBAQ eta CTAQUAk arrain-dietetan proteinen eta polisakaridoen ordezkapenarekin esperimentuak egin zituzten eta antioxidatzaileak garatu zituzten; eta HENKELek algetatik eratorritako beste osagai batzuk probatu zituen, hala nola lipidoak edo azukreak, produktu kosmetikoetan erabiltzeko, hala nola itsas ongarrietan, alga kabiarretan eta higiene pertsonaleko produktuetan.

TABUk LCA eta sLCA ebaluazio bat egin zuen industria-produktuetan alga-osagaien ekoizpen-prozesu oso honen bideragarritasuna balioztatzeko, produktu-profil bakoitzaren definizioa eta osagai-iturri berri eta jasangarri honen onarpen soziala kontuan hartuta.

Helburuak

EBko gizarteak lehengai berri, jasangarri eta biologikoak behar ditu biztanleriaren behar gero eta handiagoak asetzeko eta erregai fosilen mendekotasuna murrizteko. EBko merkatu-behar potentzialei dagokienez, elikagaien eta erregaien eskaria batez ere atzerriko inportazioek asetzen dute, eta horiek proteina-hornikuntza osoaren % 68 hartzen dute. Uretako lehengaiak behar horiei irtenbidea izan daitezke; Hala ere, Europako alga-lehengaien merkatuak oraindik ere ekoizpen-teknologia heldugabeekin egin behar du topo, eta hauek ez daude bereziki alga-biorrefineriarako diseinatuta.

BIOSEAren helburu nagusia prozesu berritzaile, lehiakor eta kostu-eraginkorrak garatzea eta balioztatzea da, bai goi-mailako bai behe-mailako fasean, bi mikroalga (Spirulina platensis eta Isochrysis galbana) eta bi makroalga (Ulva intestinalis eta Saccharina latissima) lantzeko, gutxienez sei osagai aktibo balio handiko ekoizteko eta ateratzeko kostu baxuan (egungo prozesuak baino % 55 merkeago), elikagaietan, pentsuetan eta kosmetika/higiene pertsonaleko produktuetan balio erantsi handiko produktu gisa erabiltzeko.

Helburu hori lortzeko, BIOSEA partzuergoa proiektuan parte hartzen duten arlo edo diziplina espezifikoetako espezialistek osatzen dute (IGV, AT SEA eta CTAQUA Zientzia Biologikoetan eta Bioteknologian; VITO eta FEYECON Zientzia Kimikoetan eta Ingeniaritzan; CNTA, BIOPOLIS, DIBAQ, SORIA NATURAL eta CPCFEED Elikagai/Pentsu Teknologian; VLCI eta HENKEL Zientzia Kosmetikoetan; AITEX Materialen Zientzian eta TABU Ingurumen Zientzietan). BIOSEAren aurrekontu osoa 4.633.447 €-koa da, eta txosten honen esparruan sartzen da guztiz. Gaineratu beharra dago industriaren ekarpena 2.611.321 eurokoa izango dela, aurrekontu osoaren % 44a ordezkatuz eta industriak proposamenean duen inplikazio handia islatuz.

Results

BIOSEAk algak lantzeko eta prozesuen optimizaziorako metodologia berritzaileak garatzen jarri zuen arreta, konposatu bioaktiboen ekoizpena handitzeko eta kostuak murrizteko helburuarekin. Makroalgen laborantzarako, ehun-material berriak eta algen laborantza-prozesu optimizatuak erabiltzen dira fotobioerreaktore optimizatuetan. Mikroalgen hazkuntzarako, sare ultrafine geruza (MUTL) teknologiaren funtzionamendu-printzipioetan oinarritutako PBR diseinu eskalagarri berri bat aplikatu zen eskala pilotuan.

Konposatu bioaktiboak lortzeari dagokionez, BIOSEAk proiektuan landutako alga-andui bakoitzera egokitutako erauzketa-protokolo iraunkor eta optimizatuetan jarri zuen arreta, disolbatzaile bidezko erauzketa konbentzionalaren gabeziak gainditzen dituzten teknologiak erabiliz. Kostuak eta ingurumen-inpaktu negatiboa murrizten dituzten aurretratamendu eta erauzketa-metodo alternatibo desberdinetan arreta jartzea, zero hondakin sortzean arreta jarriz.

Aplikazio zehatzetarako osagai aktiboen ebaluazioan berrikuntza-alderdi nagusia proteinen digerigarritasun-proben analisian oinarritzen da, PDCAAS metodologia aldatua erabiliz beste metodologia batzuekiko desadostasunak gainditzeko. Baldintza simulatuak ere erabili ziren propietate erreologikoetarako eta in vitro metodoak zitotoxikotasun probak egiteko. Mikrokapsulazio prozesuak optimizatu ziren parametroen doikuntzei eta marinosomen eta alga kabiarren kapsulazio sistema berritzaileen definizioari dagokionez, BIOSEA prozesutik lortutako lehengaietan oinarrituta.

Emaitza nagusiak: Uretako biomasa zuzendua, hazkuntza-baldintza berritzaileekin (errendimendu askoz handiagoak lortzeko, PBR pilotu-eskala, MUTL PBR, kaiola flotatzaileak, itsasoko 3D ehunak barne), elikagaien, pentsuen eta higiene pertsonalaren merkatuetan aplikatzeko egokia, uretako inguruneko mikro- eta makroalgak erabiliz. (4 alga: Spirulina platensis, Nannochloropsis sp., Ulva ohnoi eta Sacharinna latissima). Gutxienez sei osagai jasangarri, hala nola proteina-frakzio eta antioxidatzaileak, lortu ziren ekoeraginkortasun/ekojasangarritasuneko kaskada-bihurketa berri baten bidez. Hauek funtzionalki balioztatu ziren Caenorhabditis elegans (C. elegans) nematodoa organismo eredu gisa erabiliz, eta ondoren elikagaietan, pentsuetan eta azken produktu kosmetikoetan erabili ziren.

Proiektuaren eragina berrikuntzan oinarritzen da, parte hartzen duten enpresa gehienei aukera berriak eskainiz beren berrikuntza-gaitasuna hobetzeko eta negozio-ereduak zabaltzeko. Proiektuaren esparruan garatutako aplikazioek etorkizuneko aplikazioetarako lehen urratsa adierazten dute, beraz, eragina ez da parte hartzen duen partzuergora mugatuko, lortutako konposatuek aplikazio gehigarriak izango baitituzte lotutako hainbat azpisektoretan.

Koordinatzaileak

ASOCIACION DE INVESTIGACION DE LAINDUSTRIA TEXTIL Y COSMETICA (AITEX)

Otros links

H2020 BIOSEA Proiektua: Teknologia berritzaile eta kostu-eraginkorra elikagai, pentsu eta kosmetika aplikazioetarako uretako biomasa oinarritutako molekulak maximizatzeko

Lotutako proiektuak