Rasvahappojen talteenotto fermentoinnin kasvatusliemestä adsorbenttimateriaaleilla

Abstract

Useissa teollisuuden prosesseissa muodostuu sivutuotteena hiilidioksidia, joka vaikuttaa osaltaan ilmaston lämpenemiseen. Samaan aikaan kemikaalien ja polttoaineiden valmistamiselle pyritään kehittämään entistä ympäristöystävällisempiä menetelmiä. Mikrobielektrosynteesi pyrkii ratkaisemaan nämä kaksi ongelmaa hyödyntämällä teollisuudessa muodostuvaa hiilidioksidia orgaanisten kemikaalien valmistukseen. Mikrobielektrosynteesi perustuu mikrobien käyttämiseen biokatalyyttina. Menetelmän päätuotteena on usein asetoni, mutta pidempiketjuisten rasvahappojen, kuten butaani- ja heksaanihapon valmistus on kannattavampaa, sillä niillä on asetonia korkeampi markkina-arvo. Mikrobielektrosynteesin kannattavuudelle on kuitenkin oleellista pystyä keräämään valmistetut kemikaalit kustannustehokkaasti kasvatusliemestä veden, välituotteiden ja mikrobien seasta. Eräs mahdollisuus on käyttää zeoliittimateriaaleja tai muita adsorbenttimateriaaleja rasvahappojen talteenottoon.

Koska mikrobielektrosynteesin kasvatusliemen rasvahappojen talteenottoa zeoliittimateriaaleilla ei ole vielä tutkittu paljon, käydään tutkielmassa läpi myös ABE-fermentaation tuotteiden talteenottoa adsorbenttimateriaaleilla. ABE-fermentaatio on käymismenetelmä pääasiassa asetonin, etanolin ja butanolin valmistamiseen. Sen sivutuotteina, sekä joskus myös haluttuina lopputuotteina, syntyy myös rasvahappoja, kuten juuri butaanihappoa. Koska ABE-fermentaation kasvatusliemi on samankaltaista mikrobielektrosynteesin kasvatusliemen kanssa, voitaisiin samankaltaisia adsorbenttimateriaaleja mahdollisesti soveltaa myös mikrobielektrosynteesin rasvahappojen talteenottoon.

Mikrobielektrosynteesin kasvatusliemestä on kerätty butaanihappoa nestekalvouutolla. Fermentointiliemestä butaanihappoa on talteenotettu käyttäen esimerkiksi MFI-zeoliittia, erilaisia aktiivihiiliä sekä ioninvaihtokalvoa. Adsorbenttimateriaalien käyttöä rasvahappojen keräämiseen pitää kuitenkin vielä tutkia esimerkiksi käytettyjen adsorbenttien desorption osalta. Tutkielmassa käydäänkin läpi adsorbenttien lisäksi niiden käyttöön liittyviä ongelmia, jotka tulee ratkaista ennen keräämismentelmien käyttöä suuressa mittakaavassa.