Proprio come la cellulosa, lignina e grassi, le proteine ​​sono materie prime rinnovabili. Il loro potenziale per l'industria chimica rimane in gran parte inutilizzato. I team di ricerca del Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV stanno collaborando con i partner per cambiare tutto questo, l'idea è quella di utilizzare le promettenti proprietà tecnofunzionali delle proteine ​​vegetali per applicazioni industriali. L'obiettivo del progetto TeFuProt è quello di allontanarsi dal petrolio e fare più uso di materie prime rinnovabili.

Sebbene le proteine ​​di origine vegetale svolgessero un ruolo chiave nell'industria chimica un centinaio di anni fa, come legante o adesivo per esempio, il loro uso è in declino dal boom dell'industria petrolchimica. I partner coinvolti nel progetto TeFuProt, il nome è l'abbreviazione di proteina tecnofunzionale (vedi riquadro), puntano a cambiare tutto questo e ottenere proteine ​​per applicazioni industriali dai prodotti di scarto dell'agricoltura. L'obiettivo di questo approccio alla bioeconomia è contrastare la scarsità e l'aumento dei prezzi a lungo termine delle materie prime fossili e utilizzare materie prime di rinnovo come alternativa al petrolio.

La colza come fonte di proteine

La lavorazione di materie prime agricole come la colza produce grandi quantità di proteine. Queste proteine ​​sono un sottoprodotto del recupero dell'olio di colza, un processo che spreme l'olio dal seme. Sottoprodotti contenenti proteine, la cosiddetta farina di colza e torta di semi di colza, sono lasciati indietro. "Fino ad ora, questo residuo è stato utilizzato principalmente come alimento nell'allevamento del bestiame. Ma questo uso è limitato a causa delle sostanze amare contenute, " spiega Andreas Fetzer, scienziato presso il Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV di Freising. Per le loro proprietà funzionali, come la capacità di formare schiume, gel e pellicole, e la loro capacità di trattenere l'acqua, le frazioni proteiche del panello di colza hanno un enorme potenziale per un'ampia gamma di applicazioni tecniche. Sono ideali come additivi per vernici, vernici, adesivi, lubrificanti, materiali da costruzione, detergenti e polimeri. "Le proteine ​​vegetali stanno aprendo la porta allo sviluppo di nuove, sostenibile, prodotti a base biologica con proprietà migliorate, " spiega Fetzer. E questo riduce anche la nostra dipendenza dalle risorse fossili e spinge avanti la produzione rispettosa del clima.

I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria di processo e l'imballaggio IVV sono stati incaricati di studiare come isolare le proteine ​​dalla farina di colza e dalla torta di semi di colza e sviluppare i processi necessari. Erano anche incaricati della modifica e della pre-formulazione delle proteine ​​in modo tale da poter essere consegnate ai partner di sviluppo per i test sotto forma di polveri essiccate o in soluzione liquida. Le proprietà tecnofunzionali come solubilità, comportamento schiumogeno ed emulsionante, sono state anche analizzate le proprietà di formazione del film. Oltre al Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, ANiMOX GmbH e Naturstoff-Technik GmbH (2014-2017) sono state anche incaricate della produzione e della raffinazione della proteina.

Leganti alternativi in ​​pitture e vernici

Le proprietà filmogene in particolare hanno prodotto risultati convincenti dei test:"Dopo l'essiccazione le proteine ​​disciolte in acqua, a cui è stato aggiunto un plastificante a base biologica, in una capsula di Petri, l'acqua evapora e le proteine ​​reticolano formando un film stabile. Così, le proteine ​​sono principalmente adatte come leganti alternativi in ​​pitture e vernici, tinte per legno o rivestimenti per parquet che solitamente contengono materie prime a base di petrolio. acrilati, Per esempio, può essere sostituito da preparati proteici, " spiega Fetzer. Inoltre, le proteine ​​mostrano la capacità di legare efficacemente i coloranti o di agire come barriere. Ciò ha mostrato un ulteriore vantaggio del rivestimento a base di proteine, soprattutto nel settore del legno:è stato efficacemente impedito ai coloranti di "sanguinare" dal legno.

Fetzer e i suoi colleghi hanno recuperato con successo quattro tipi di proteine ​​attraverso quattro processi nettamente diversi. "Noi de-olio, macinare e sciogliere la torta di semi di colza in acqua. La miscela viene quindi centrifugata per separare i solidi dai liquidi. Dopo di che, raffiniamo l'estratto acquoso con le proteine ​​disciolte, " dice lo scienziato che descrive la sequenza del processo. Gli isolati proteici recuperati hanno spesso un contenuto proteico superiore al 90%.

Possibilità di creare innovazioni rivoluzionarie

Il lavoro a lungo termine del progetto dei 18 partner in totale ha prodotto una serie di prodotti promettenti, alcuni dei quali sono già disponibili come prototipi. Questi includono film biodegradabili come materiale di imballaggio per sacchetti di detersivo, Per esempio, o come coperture vegetali, nonché pannelli di fibra da residui di produzione, e agenti leganti modificati con proteine ​​di colza. Schiume isolanti ignifughe per l'industria edile o schiume modellate per l'imballaggio, protezione delle fibre e inibitori del trasferimento del colore nei detersivi ecologici per bucato, addensanti per lubrificanti o leganti per lacche lubrificanti e additivi in ​​detergenti universali per superfici in legno completano l'elenco delle soluzioni innovative. "In molti casi, abbiamo integrato con successo le proteine ​​nei prodotti e generato proprietà con valore aggiunto, " afferma il ricercatore. I prossimi passi mirano a ottimizzare i preparati e a prepararli per il mercato. L'obiettivo a lungo termine dei partner è sostituire i prodotti a base petrolchimica con quelli a base biologica su larga scala e creare valore aggiunto attraverso l'utilizzo di proteine ​​vegetali.