Как и целлюлоза, лигнин и жиры, белки являются возобновляемым сырьем. Их потенциал для химической промышленности остается в значительной степени неиспользованным. Исследовательские группы в Институте технологических процессов и упаковки имени Фраунгофера проводят исследования, чтобы использовать перспективные технические свойства растительных белков для промышленного применения. Проект, под эгидой которого проводятся исследования носит имя TeFuProt (technofunctional protein), цель которого состоит в том, чтобы отойти от нефти и шире использовать возобновляемое сырье.
Хотя белки из растительных источников играли ключевую роль в химической промышленности еще сто лет назад, например, в качестве связующего агента или клея, их использование пришло в упадок со времен бума нефтехимической промышленности. Проект TeFuProt, имеет своей основной задачей получение растительных белков для нужд промышленности из сельскохозяйственных отходов. Цель этого подхода состоит в том, чтобы противодействовать зависимому положению промышленности и мировой экономики от нефти, и использовать возобновляемое биологическое сырье в качестве альтернативы углеводородам.
Рапс как источник белка
Переработка сельскохозяйственного сырья, такого как рапс, приводит к получению большого количества белка. Эти белки являются побочным продуктом регенерации рапсового масла, процесса, который вытесняет масло из семян. Побочные продукты от переработки рапса, так называемые рапсовая мука и рапсовый жмых до сих пор используются как пищевой продукт в животноводстве. Благодаря своим функциональным свойствам, белковые фракции рапсового жмыха обладают огромным потенциалом для широкого спектра технических применений. Они идеально подходят в качестве добавок к краскам, лакам, клеям, смазочным материалам, строительным материалам, моющим средствам и полимерам. Растительные белки открывают двери для разработки новых, устойчивых продуктов на биологической основе с улучшенными свойствами. Широкое применение рапса в промышленности способно уменьшить нашу зависимость от ископаемых ресурсов и способствовать продвижению экологически чистого производства.
Перед исследователями из Института технологического машиностроения и упаковки им. Фраунгофера была поставлена задача изучить, как выделить белки из рапсового шрота и рапсового жмыха и разработать необходимые технологические процессы. Также были проанализированы следующие свойства: растворимость, пенообразование и эмульгирование, а также пленкообразующие свойства.
Альтернатива для производства лакокрасочных материалов
Пленкообразующие свойства, в частности, позволили получить убедительные результаты испытаний: при сушке белков, растворенных в воде, к которой был добавлен пластификатор на биологической основе, в чашке Петри вода испаряется, а белки соединяются с образованием устойчивой пленки. Таким образом, белки в основном пригодны в качестве альтернативных связующих веществ в красках и лаках, морилках для дерева или паркетных покрытиях, которые обычно содержат нефтяное сырье. Акрилаты, например, можно заменить белковыми препаратами. Кроме того, белки проявляют способность эффективно связывать красители или выступать в качестве барьеров. Это показало дополнительное преимущество покрытия на основе белка, особенно в секторе древесины: красители эффективно предотвращали "кровотечение" из древесины.
Ученые проекта TeFuProt успешно восстановили четыре типа белка с помощью четырех совершенно разных процессов. Сначала рапсовый жмых обезжиривается, измельчается и растворяется в воде. Затем смесь центрифугируют для отделения твердых веществ от жидкостей. После этого очищается водный экстракт с растворенными белками. Выделенные изоляты белка часто имеют содержание белка более 90 процентов.
Перспективы и достижения
В результате многолетней проектной работы была произведена серия перспективных продуктов, часть которых доступна в качестве прототипов. К ним относятся биоразлагаемые пленки , древесноволокнистые плиты, модифицированные рапсовым белком. Огнезащитные изоляционные пенопласты для строительной промышленности или формованные пенопласты для упаковки, защита волокон и ингибиторы переноса красителей в экологически чистых стиральных порошках, загустители для смазочных материалов или связующие вещества для смазочных лаков, а так же добавки в универсальные чистящие средства для деревянных поверхностей.
Исследования проекта TeFuProt идут скоростными темпами, имея своей долгосрочной целью в больших масштабах заменить продукты нефтехимии продуктами на биологической основе и создать экологически чистые возобновляемые материалы за счет использования растительных белков.
