Inovatīvs zaļās ekstrakcijas process, izveidojot jaunu biorafinēšanas klāsteru, kas orientēts uz fitoķīmiskajām vielām un biomateriālu ražošanu no nepietiekami izmantotas koksnes biomasas

Project status

Active

Project execution time

01.06.2019 to 31.05.2022

Project type

ERAF-1.1.1.1.

Project number

1.1.1.1/18/A/182

Project manager

Gaļina Teliševa

Involved laboratories

Laboratory of Lignin Chemistry

Call, activity

Darbības programmas "Izaugsme un nodarbinātība" 1.1.1. specifiskā atbalsta mērķa "Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā" 1.1.1.1. pasākums "Praktiskas ievirzes pētījumi"

Cooperation partners

Vadošais partneris - Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts

Sadarbības partneris - SIA “EkoKompozit”

Project goal

Projekta mērķis – Izstrādāt inovatīvas MW ūdens ekrtakcijas tehnoloģijas un aparatūras prototipus efektīvākai meža biomasas atkritumu pārstrādei, elastīgai izejvielu un augstas pievienotās vērtības bioproduktu portfolio variācijai, ņemot vērā reģionālās bioekonomikas prasības meža un tirgus sektoros, radot pētnieku, studentu un industrijas profesionāļu zināšanu un inženierzinātniskās kapacitātes pieaugumu.

Projekta galvenais uzdevums:

  • Šī projekta uzdevums ir izstrādāt jaunu biorafinēšanas klasteri, nodrošinot mizas biomasas bezatlikuma pārstrādi (kā piemēru ņemot divas koku sugas: apsi un priedi), iegūstot vērtīgas fitoķīmiskās vielas, kas ļoti nepieciešamas dažādu jomu pielietojumam, un biokurināmā granulu ieguvi no ekstrakcijas atlikumiem.
  • Šie rezultāti būs svarīgi Latvijas meža nozares attīstībai - vadošai Latvijas tautsaimniecības nozarei, jo lieltonāžas mežsaimniecības koksnes pārstrādes rūpniecības atlikumi tiks pārvērsti augstas pievienotās vērtības produktos - fitoķīmiskos savienojumos un kvalitatīvās biokurināmā granulās izmantošanai enerģētikas nozarē.

Projekta galvenie rezultāti: 10 zinātniskie raksti. MW ekstraktora prototips (TRL4); MW ekstrakcijas zaļas tehnoloģijas prototips, 2 zinātības, patents.

Projekta īstenošanas termiņš: 36 mēneši.
Projekta kopējais finansējums: 645 000,00 eiro, tajā skaitā publiskā finansējuma apmērs ir 596625,00 euro (ERAF – 57,80%, valsts budžeta finansējums – 34,70%) un atlikusī 7,5% finansējuma daļa: LV KKI un SIA”EkoKompozit” līdzfinansējums. LVKKI budžets: 449473,00 eiro; SIA”EkoKompozit” projekta budžets: 195527,00 eiro.

Projekta īstenošanas gaita

Projekta pārskats par periodu no 01.09.2019. līdz 30.11.2019.:
Pārskata periodā turpināts rūpnieciski pētnieciskais darbs. Iegūti ekstrakti (30 paraugi) tika noraksturoti pēc kopējā polifenolu daudzuma ar Folin-Ciocalteu metodi. Uzsākts darbs pie kondensēto tanīnu satura noteikšanas izdalītajos ekstraktos.
Uzsākts pētījums par mizas mikroviļņu ūdens ekstrakcijas režīmu ietekmi uz ekstraktu iznākumu un sastāvu. Tika izpētīta temperatūras ietekme un ekstrakcijas ilguma ietekme uz ekstrakta iznākumu no melnalkšņa un procesa īpatnējo energopatēriņu. 32 paraugi tika noraksturoti pēc kopējā polifenolu daudzuma ar Folin-Ciocalteu metodi. Paraugiem, kas tika iegūti ar mikroviļņu ekstrakcijas metodi, arī tika uzsāktas analīzes kondensēto tanīnu satura noteikšanai. Dotajā periodā, izmantojot analītiskās pirolīzes metodi (Py-GC/MS), tika veiktas izdalītu ar paātrināto un mikroviļņu ekstrakciju melnalkšņa mizas ekstraktu sastāva analīzes. Rezultāti ir matemātiskās apstrādes stadijā. Pētnieki uzsāka izdalīto ekstraktu antioksidantas aktivitātes noteikšanas darbus ar ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity) metodi.

Projekta pārskats par periodu no 01.06.2019 līdz 30.08.2019.:
Atbilstoši darbu plānam tika veikta trīs veidu koku sugu mizas paraugu sagatavošana: melnalksnis (Alnus glutinosa), apse (Populus tremula), priede (Pínus sylvéstris), 10 kg daudzumā katrai sugai, kas tiks izmantoti kā izejviela ekstrakcijas procesu pētījumos. Tika uzsākti darbi mikroviļņu ekstrakcijas iekārtas modernizācijai, ar mērķi paaugstināt to funkcionālus radītājus un iespējai kontrolēt ekstrakcijas procesa parametrus reālajā laika režīmā.   
Pārskata periodā tika uzsākti darbi aparatūras kompleksa izstrādāšanai, kas tiek domāts mizas mikroviļņu ekstrakcijas procesa automatizācijai. Atbilstoši tehniskajam uzdevumam tika izstrādāta principiāla elektriskā shēma un shēmas plate automātiskās vadīšanas blokam. Tika veikta trīs mizas veidu daudzpusīga ķīmiskā analīze un noteikti biomasas organiskās daļas komponenšu un elementu sastāvi, pelnu saturs, izmantojot mūsdienu ķīmiskās un fizikāli-ķīmiskās metodes (skābē šķīstošā un nešķīstošā lignīna noteikšana, infrasarkana spektroskopija, gāzes hromātogrāfija, analītiskā pirolīze, elementu analīze). Tā pat tika veikta eksperimentu sērija procesa temperatūras ietekmes petījumiem, uz ekstrakta iznākumu melnalkšņa mizas secīgā ekstrakcijā ar dažādiem šķīdinātājiem, kā arī ūdens ekstrakcijā. Ekstrakcija tika veikta laboratorijas paātrinatas ekstrakcijas iekārtā DIONEX 350.