-
Polski naukowiec z AGH bada możliwość pozyskiwania chityny i chitozanu z korników i innych owadów leśnych na potrzeby przemysłu medycznego, farmacji i kosmetyki.
-
Obecnie prowadzone są testy pięciu gatunków owadów, w tym kornika drukarza i brudnicy mniszki, z użyciem materiału zebranego z pułapek feromonowych.
-
Projekt ma na celu sprawdzenie, czy lokalną biomasę owadów można efektywnie wykorzystać jako alternatywę dla importowanego surowca, jednocześnie analizując wydajność, jakość oraz opłacalność procesu.
-
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
To pomysł, który może połączyć ochronę lasów z gospodarką obiegu zamkniętego. Owady, które po odłowie są traktowane jako odpad albo pozostawiane do naturalnego rozkładu, mogą stać się źródłem wartościowego materiału. Badania dotyczą przede wszystkim chityny i otrzymywanego z niej chitozanu. Ten drugi biopolimer ma właściwości, które sprawiają, że interesuje się nim medycyna, farmacja, kosmetyka, przemysł spożywczy i biotechnologia. Naukowiec chce sprawdzić, czy owadzia biomasa może być alternatywą dla surowca sprowadzanego głównie z Azji. Badacz chce więc połączyć wiedzę o biologii owadów z chemią i technologią materiałową. Wynik może zależeć od gatunku, sposobu ekstrakcji oraz kosztów technologii procesu.
Kto prowadzi badania nad kornikami?
Jak podaje portal agh.edu.pl, badania prowadzi mgr inż. Eugeniusz Świstuń, doktorant na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Projekt jest finansowany w ramach programu PRELUDIUM 24 Narodowego Centrum Nauki. Jego celem jest sprawdzenie, czy z owadów zwalczanych w Polsce jako szkodniki drzew można efektywnie pozyskiwać chitynę i chitozan.
AGH podaje, że w jednej pułapce może zgromadzić się nawet 1,5 kg owadów. Przy większej powierzchni objętej działaniami skala takiego surowca może być znaczna.
Na czym polegają badania nad kornikami?
Naukowiec analizuje co najmniej pięć gatunków owadów będących szkodnikami drzew. Wśród nich znalazły się kornik drukarz, kornik ostrozębny, rytownik pospolity, chrabąszcz majowy oraz brudnica mniszka. Materiał do badań pochodzi z owadów schwytanych w pułapki feromonowe.
Proces pozyskiwania polimeru rozpoczyna się od oczyszczenia i wysuszenia owadów. Następnie biomasa jest mielona. W kolejnych etapach z materiału usuwa się białka i składniki mineralne, a następnie przeprowadza proces deacetylacji, dzięki któremu z chityny uzyskuje się chitozan. Na końcu można przeprowadzić dekoloryzację, czyli usunięcie pigmentów pochodzących z ciał owadów.
Sama ilość uzyskanego polimeru nie wystarczy, aby ocenić przydatność konkretnego gatunku. Naukowiec bada również jakość materiału. Znaczenie ma między innymi stopień deacetylacji, a także rozpuszczalność, lepkość i stopień krystaliczności. Parametry te decydują o tym, do jakich zastosowań może nadawać się chitozan.
(…) kluczowym parametrem jest w tym przypadku stopień deacetylacji
Dlaczego właśnie chityna i chitozan?
Chityna jest jednym z najczęściej występujących w przyrodzie biopolimerów. Występuje między innymi w egzoszkieletach stawonogów, a więc także owadów. Dla przemysłu szczególnie ważny jest jednak chitozan, który powstaje z chityny w procesie deacetylacji. Dzięki obecności wolnych grup aminowych ma inne właściwości chemiczne i może być wykorzystywany w wielu zastosowaniach.
Chitozan jest biodegradowalny i wykazuje właściwości antyseptyczne. Z tego powodu znajduje zastosowanie między innymi w produkcji opatrunków. Wykorzystuje się go także w farmacji, uzdatnianiu wody, rolnictwie, przemyśle spożywczym, produkcji tekstyliów i papieru, kosmetyce oraz biotechnologii.
Korniki mogą stać się surowcem dla medycyny i kosmetyki?
Jeśli badania zakończą się powodzeniem, uzyskany chitozan może w przyszłości znaleźć zastosowanie w tych samych obszarach, w których wykorzystuje się go obecnie z innych źródeł. Szczególnie interesująca jest medycyna, gdzie chitozan stosowany jest między innymi w materiałach opatrunkowych.
Najpierw trzeba jednak udowodnić, że owady odławiane w polskich lasach pozwalają uzyskać materiał o odpowiednich parametrach. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie metody w większej skali.
Polska może ograniczyć zależność od importu
Obecnie najważniejszym źródłem chityny wykorzystywanej przemysłowo są pancerze krewetek i krabów, będące produktem ubocznym przetwórstwa owoców morza. Produkcja surowca koncentruje się przede wszystkim w Azji Południowo-Wschodniej, a Europa jest w dużej mierze zależna od importu.
Eugeniusz Świstuń zwraca uwagę, że lokalne pozyskiwanie chityny mogłoby zwiększyć bezpieczeństwo dostaw.
Europa pozostaje jednak w dużej mierze zależna od importu tego surowca
W jego ocenie wykorzystanie krajowego źródła mogłoby ograniczyć ryzyko związane z zakłóceniami globalnych łańcuchów dostaw, choć produkcja na miejscu może wiązać się z wyższymi kosztami.
Obiecujące wnioski, ale przed naukowcem długa droga
Dotychczasowe założenia projektu są obiecujące przede wszystkim dlatego, że wskazują na możliwość wykorzystania surowca, który już powstaje podczas ochrony lasów. Nie oznacza to jednak, że kornikowe opatrunki czy kosmetyki są już gotowym produktem. Badania mają dopiero odpowiedzieć na pytanie, czy technologia będzie wystarczająco wydajna, powtarzalna i ekonomiczna.
Istotnym wyzwaniem jest ograniczenie zużycia energii i odczynników. Świstuń sprawdza między innymi, czy procesy prowadzone tradycyjnie w temperaturze około 70 stopni Celsjusza można przeprowadzić skutecznie przy niższej temperaturze. Ma to znaczenie dla kosztów oraz właściwości końcowego materiału. Parametry technologiczne wpływają bowiem na takie cechy chitozanu jak lepkość czy rozpuszczalność.
Od pułapki feromonowej do reaktora
Na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH przygotowywany jest reaktor chemiczny, który ma umożliwić prowadzenie syntezy w kontrolowanych warunkach w większej, półtechnicznej skali.
Założonym sprawdzianem potencjału technologii ma być uzyskanie 150 g chitozanu z 0,5-1 kg suchej biomasy. Dopiero wyniki takich prób pokażą, czy pomysł może w przyszłości wyjść poza laboratorium. Jeśli uda się połączyć odpowiednią wydajność, jakość i koszty procesu, odpady po zwalczaniu szkodników mogą otrzymać zupełnie nowe zastosowanie.