Hariklia Gavala og Manuel Pinelo. Foto af Christian Ove Carlsson

Membraner baner vejen for en lysere bio-fremtid

onsdag 06 apr 16
|
af Rasmus-Hoejmark-Ravn

Kontakt

Manuel Pinelo
Lektor
DTU Kemiteknik
45 25 29 50

Kontakt

Hariklia N. Gavala
Lektor
DTU Kemiteknik
45 25 61 96

Kontakt

Brit Bille Albrektsen
AC-Fuldmægtig
Afdelingen for Uddannelse og Studerende
45 25 10 66

Fouling Induced Enzyme Immobilization

  • "Fouling Induced Enzyme Immobilization-teknikken" anvender polymer membranes styrke som matricer for enzym immobilisering. Når de er immobiliseret, bliver den belagt med et lag af polydopamin, der forhindrer udslip af enzymer og gør det muligt at genvinde membranens oprindelige permeabilitet.


  • Teknikken er et resultat af BIOVALUE SPIR (Strategic Platform for Innovation and Research on Value-Added products from Biomass), hvori fire ansatte fra DTU Kemiteknik deltager: Manuel Pinelo, Anne S. Meyer, Lene Lange and Henning Jørgensen fra BioEng.

Forward Osmosis Aquaporin Membrane

  • "Forward Osmosis Aquaporin Membrane-teknologien" er baseret på naturligt forekommende membranbundne vandtransportproteiner (aquaporins), der danner kanaler gennem cellemembranerne.

  • Teknologien er en vigtig del af den danske platform IBISS (Industrial Biomimetic and Biosensing Membranes), hvori fire ansatte fra DTU Kemiteknik deltager: Hariklia Gavala, Lene Lange og Stavros Kalafatakis fra BioEng samt Loannis Skiadas fra PILOT PLANT. 

Potentialet i biobaserede produkter afhænger stærkt af, hvor attraktive de er set fra et miljømæssigt og økonomisk synspunkt. Nye membranteknologier fra DTU Kemiteknik kan være løsningen på nogle af de store forhindringer, som eksempelvis brændstoffer og lægemidler står overfor.

Realiseringen af en mere biobaseret fremtid er godt undervejs, men færden mod løsninger, der er både miljømæssigt og økonomisk attraktive, er fortsat et godt stykke fra målet. For eksempel  biobaserede kemikalier og brændstoffer, der står i vejen for en attraktiv produktion.

Men svaret på disse udfordringer er måske ikke så langt væk takket være Center for Bioprocess Engineering (BioEng). Det pågældende værktøj: nye membranteknologier baseret på biologisk indsigt og innovativ tænkning, der blandt andet gør det muligt at forbedre et enzyms stabilitet og genanvendelsesmuligheder. Samtidig tilbyder det lovende løsninger for genindvinding af vand i bio-raffinaderier og en reduktion af CO2.

Vært for en million enzymer

Et af de store resultater er udviklingen af en membran, der kan fungere som vært for flere millioner enzymer. Grundlaget for den nye teknologi er en speciel teknik, "Fouling Induces Enzyme Immobilization" (se tekstboks øverst til højre), som BioEng har udviklet og for øjeblikket bruger til at omdanne COtil myresyre, formaldehyd og træsprit.

Resultaterne af den nye teknik har været positiv. Den øger stabiliteten af enzymer i enzym-reaktionen, sikrer en god ydeevne for flere cyklusser og tillader brugeren at immobilisere flere og forskellige typer af enzymer i den samme membran. Bemærkelsesværdigt gør det det muligt at genskabe vigtige cofaktorer, der kort sagt er molekyler, som hjælper enzymerne med at gennemføre en kemisk reaktion.

"Membran-bioreaktorer er nemme at kontrollere og opskalere. Det gør dem særligt interessante for nye generationer af industrielle produkter, der er fremstillet gennem stofskifteveje, det vil sige en serie af reaktioner, hvor enzymer er dyre og ofte skal have hjælp af cofaktorer", siger Lektor Manuel Pinelo fra DTU Kemiteknik.

En lovende løsning på store flaskehalse 

Membraner kan ligeledes spille en væsentlig rolle i bioraffinaderier i fremtiden. Mere konkret kan en ny teknologi "Forward Osmosis Aquaporin Membrane" (se tekstboks nederst til højre), der er udviklet af den danske virksomhed Aquaporin A/S og afprøvet af BioEng, vise sig at være et effektivt og vigtigt værktøj i løsningen af flere udfordringer.

Især substrat og produkt inhibitorer hindre ofte dannelsen af højkoncentreret bio-produkter, såsom brændstoffer og kemikalier. En af fordelene ved den nye teknologi er muligheden for at koble den på enhver bio-konverteringsproces, for at løse de udfordringer der opstår.

"Biologisk behandling af biomasse besidder et stort potentiale i produktionen af biobaserede kemikalier og brændstoffer, men vi er nødt til at finde en løsning på nogle store flaskehalse, for at nå frem til en miljømæssig og økonomisk attraktiv løsning. Denne teknologi kan være en løsning i forhold til indvinding af vand og mere koncentrerede produkter", siger Lektor Hariklia Gavala fra DTU Kemiteknik.

I samarbejde med forskningscentret PILOT PLANT er BioEng i øjeblikket i færd med at udvikle et processsystem, der vil afdække og demonstrere potentialet i indvinding af vand og recirkulation i bioraffinaderier.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.