Инженеры-исследователи лаборатории органического синтеза Уральского федерального университета Дарья Тамбасова и Полина Любякина под руководством профессора Елены Ковалевой разработали безопасную и экономичную технологию переработки отходов. Перерабатывать предполагается отходы с содержанием природных полисахаридов, в том числе целлюлозы и хитина.

Технология предусматривает многоразовое использование материалов (оксида алюминия и ферментов, а также их комплексов), соответственно, экономична. При этом представляет собой безотходное производство, экологически безопасна и нацелена на переработку вредных отходов. А на выходе — экологически чистые и полезные продукты: например, биотопливо и лекарственные вещества.

Суть технологии — в разработке и использовании различных гетерогенных катализаторов на основе оксида алюминия.

В нашей технологии этот недорогой материал с легко варьируемыми поверхностными характеристиками является твердым носителем, на котором мы иммобилизируем специфичные ферменты или ферментные комплексы, разлагающие природные полисахариды», — говорит Дарья Тамбасова.

Ферменты с оксидом алюминия «склеивает» органическая прослойка, в качестве связывающих агентов выступают глутаровый альдегид либо силаны (кремневодороды).

«Данная система представляет собой трехслойный „пирог“. Первым слоем выступает оксидный носитель, далее — связывающий агент, и завершает эту структуру фермент. Погруженные в водную среду, катализаторы в течение суток разлагают природные полисахариды до моносахаров. Функция носителя оксида алюминия — обеспечивать многократное использование ферментов до тех пор, пока они не исчерпают свою активность. На тот же носитель можно повторно иммобилизовать фермент, и гетерогенная каталитическая система снова будет готова к работе. Так как ферменты — дорогостоящие соединения, их иммобилизация на носителях удешевляет процесс переработки полисахаридов», — описывает Дарья Тамбасова.

Ферменты, которые используют химики УрФУ, экологически безопасны, агрессивные и токсичные вещества типа щелочей и кислот в технологии не задействуются. Таким образом, и сам процесс переработки полисахаридов, и получаемые продукты не наносят урона окружающей среде — в отличие, к примеру, от традиционного способа получения технического спирта из отходов деревообрабатывающего производства методом кислотного гидролиза.

«Спирт, получаемый из целлюлозы с помощью нашей технологии, не содержит вредных примесей и может применяться как биотопливо и в медицинских целях. Кроме древесины, наши катализаторы способны перерабатывать отходы, содержащие хитин — тяжело разлагаемые хитиновые панцири креветок и других членистоногих. В результате мы получаем глюкозамин — лекарственное вещество, полезное для суставов. Разработанные гетерогенные каталитические системы можно использовать и для переработки бытового мусора с содержанием органических примесей, это безопасно, в противоположность технологии сжигания», — комментирует Дарья Тамбасова.

Отметим, технология — прорывная, не имеет аналогов, разработана благодаря грантовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Является одним из приоритетных направлений деятельности недавно созданного университетского центра биотрансформационных технологий.