Pētniecība un izstrāde drabiņām kā zaļās ķīmijas avotam bioekonomikā

Projekts “Pētniecība un izstrāde drabiņām kā zaļās ķīmijas avotam bioekonomikā” paredz izmantot alus ražošanas blakusproduktu – drabiņas – kā izejmateriālu zaļās ķīmijas produktiem ar augstu pievienoto vērtību. Tiks veikti starpdisciplināri pētījumi, lai izstrādātu jaunu eko-inovatīvu metodi drabiņu pārstrādei pienskābē, furfurolā, etiķskābē un augsnes mēslojumā. Projekts apvieno bioekonomikas un viedās enerģētikas jomas, sekmējot aprites ekonomikas ieviešanu Latvijā un veicinot industriālo simbiozi starp uzņēmumiem. Plānoti TRL3–5 līmeņa risinājumi, kuros tiks pētīts drabiņu ķīmiskais sastāvs, izstrādāta furfurola iegūšanas metode un testēta lignocelulozes atlikumu izmantošana pienskābes un augsnes mēslojuma iegūšanā.

Projekta mērķis: veikt starpdisciplināru ar saimniecisko darbību nesaistītu fundamentālo rūpniecisko sadarbības pētījumu, kas apvienos RIS3 tautsaimniecības transformācijas virzienus - zināšanu ietilpīga bioekonomika un viedā enerģētika un mobilitāte, izstrādājot jaunu eko-inovatīvu metodi drabiņu (alus rūpniecības atlikuma produkts) pārstrādei pienskābē, furfurolā, etiķskābē un augstvērtīgā augsnes mēslojumā. 

Projekta galvenās darbības: izpētīt dažādu drabiņu ķīmisko sastāvu, alus darītavu atkritumi kuri veidojas lielos daudzumos (EU 3,6 milj.t/gadā, pasaulē 41,9 milj.t/gadā) alus darītavās, un izstrādāt furfurola iegūšanas metodi TRL5 līmenī, tā, lai pēc priekšapstrādes iegūto drabiņu lignocelulozes atlikumu var izmantot pienskābes (TRL3) un augstvērtīga augsnes mēslojuma (TRL4) iegūšanas pētījumos.

Projekta īstenošanas termiņš: 01.10.2025.-30.09.2028.

Projekta kopējais finansējums: 656 455.14 EUR. Eiropas Reģionālās attīstības fonda (ERAF) un valsts budžets atbalsts.

Uzsaukums, aktivitāte: Projekts tiek īstenots ERAF pasākuma “Praktiskas ievirzes pētījumi” (1.1.1.3. aktivitāte) ietvaros.

Projekta partneri:

• Latvijas Valsts koksnes ķīmijas institūts (vadošais partneris)
• SIA Baltic Oak - nodrošinās projekta galvenās aktivitātes ar drabiņu eksperimentālo izejmateriālu, iegūtā lignīna maisījuma (atlikums pēc hidrolīzes) kā augstvērtīga augsnes mēslojuma pārbaudi un veiks visa procesa dzīves cikla analīzi (LCA) drabiņu pārstrādes metodei zaļās ķīmijas produktos.
• SIA Armgate - veiks lignocelulozes atlikuma pētījumus enzimātiskajā hidrolīzē un pienskābes iegūšanu mikrobioloģijas fermentācijas procesā. Abu šo uzņēmumu iesaiste projektā ir būtiska, lai realizētu projekta galvenās aktivitātes.

1.ceturksnis: 01.10.2025.-31.12.2025

05.01.2026. – Projekta 1. aktivitāte (WP1) “Katalītiskās hidrolīzes kā priekšapstrādes posma izstrāde”.

WP1.1. Priekšapstrādes procesa tehnoloģisko parametru novērtējums uz furfurola veidošanos no alusdarītavas drabiņu C5 ogļhidrātiem.

Projekta 1. perioda darba mērķis: kvantitatīvi noteikt drabiņu ķīmisko sastāvu (WP1.1. aktivitāte), un izstrādāt detalizētu eksperimentālā darba plāna aprakstu aktivitātei WP1.  Kā arī izvēlēties drabiņu priekšapstrādes procesa sākotnējos priekšapstrādes tehnoloģiskā procesa parametrus furfurola un lignocelulozes paraugu iegūšanai.

Rezultātā ir noteikts ķīmiskais sastāvs drabiņām, kas ir kā atlikums no alus iegūšanas procesa. Drabiņas piegādāja projekta sadarbības partneris SIA Baltic Oak no savas alus darītavas. Iegūtie rezultāti norāda, ka drabiņas sastāv no celuloze - 29,10%, ksilozes – 14,10%, arabinozes – 5,82%, lignīna - 13,16%, pelniem - 4,38% un citiem savienojumiem, kas ir redzami 1. tabulā.  Furfurols veidojas no ksilozes un no arabinozes, tad  teorētiskais furfurola iznākums ir 11,76% no a.s.m. Drabiņu ķīmiskais sastāvs norāda, ka šo izejvielu var izmantot kā izejmateriālu furfurola, pienskābes un lignīna ražošanai. Viena no galvenajām un mazāk izpētītām procesa stadijām, augstāk uzrādīto vielu iegūšanai no augu valsts biomasas, ir priekšapstrādes process. Tas ir nepieciešams, lai izmainītu biomasas šūnapvalka mehānisko un ķīmisko struktūru un padarītu to vieglāk pārstrādājamu ogļhidrātu monomēros. Šādu efektu var iegūt ar katalītiskās hidrolīzes paņēmienu, ko mēs varam veikt uz mūsu unikālas eksperimentālās stenda pilotiekārtas. Ar šo metodi, saglabājot celulozi un lignīnu, no biomasas var atšķelt un dehidratēt hemiceluložu pentozes furfurolā, kas ir perspektīva izejviela ķīmiskajā rūpniecībā. Eksperimentālais lignocelulozes paraugs iegūts no drabiņām, apstrādājot tās uz šīs pilotiekārtas. Nepieciešamos priekšapstrādes procesa parametrus izvēlējāmies ņemot vērā iepriekšējo pieredzi, strādājot uz šīs iekārtas un izmantojot kā izejmateriālu dažādus augu valsts izejmateriālus (bērza koksni, kaņepju spaļus, kviešu salmus, auzu sēnalas u.c.). Drabiņas samaisīja ar katalizatora šķīdumu speciāli konstruētā lāpstveida maisītājā un kā katalizatoru izmantojām ortofosforskābi ar koncentrāciju 50% un daudzumu 3% no absolūti sasusas drabiņu masas. Iegūto materiālu apstrādāja ar nepārtrauktu ūdens tvaika plūsmu reaktorā 40 min pie temperatūras 170ºC. Iegūtie rezultāti ir apstrādes procesā. 

Drabiņu ķīmiskais sastāvs, % no a.s.m.

1.tabula

WP7. Publicitāte par projektu oficiālajā tīmekļa vietnē

Aktivitātē WP7.1. Ir uzstādītas A3 informatīvas plāksnes ar projekta aprakstu LVKĶI un pie sadarbības partneriem SIA Armgate un SIA Baltic Oak.  

Citas pārskata perioda aktivitātes:

• 15.10.2025. un 20.10.2025. Pārskata periodā organizējām un novadījām vairākas tikšanās ar sadarbības partneriem, kurā prezentējām projekta mērķus un sasniedzamos rezultātus, kā arī izrunājām saskares punktus veiksmīgai projekta rezultātu izstrādei.
• 10.12.2025. Dalība CLEANTECH LATVIA organizētajā seminārā - Alus nozares blakusprodukti: apjomi, plūsmas, tendences. Kurā prezentējām uzsākto projektu - “Pētniecība un izstrāde drabiņām kā zaļās ķīmijas avotam bioekonomikā” un dalījāmies ar idejām.
• Tika sagatavotas iepirkuma specifikācijas nepieciešamo materiālu un ķimikāliju iegādei projekta vajadzībām.