Исследователи из Фраунгоферовского института керамических технологий и систем (IKTS) в Хермсдорфе совместно с Техническим университетом Дрездена разработали процесс экологичного извлечения ценного этилацетата (бесцветного растворителя) из сепарации молочной сыворотки. Об этом сообщает сайт Smartech.Energy. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Этилацетат – тип растворителя, который широко используется при производстве клеев, печатных красок или лаков. Его также можно использовать для очистки поверхностей. До сих пор этилацетат производился из природного газа и нефтепродуктов. Новый технологический процесс, разработанный TU Dresden и Fraunhofer IKTS, позволяет наладить производство этилацетата из молочной сыворотки и дает продукт, который явно превосходит вредные для окружающей среды растворители из-за его легкого микробного разложения.
Еще одно важное преимущество нового техпроцесса – он делает ненужной дорогостоящую утилизацию отходов сепарации молочной сыворотки. Отделенный этилацетат имеет высокую чистоту 97,5% и, таким образом, может быть использован сразу в качестве сырья без дополнительных стадий обработки.
Каждый день молочная промышленность производит большое количество сыворотки в качестве побочного продукта. Только в Германии это составляет 12,6 млн тонн в год. Например, из каждого килограмма сыра получается 9 килограммов сыворотки. Но на сегодня лишь небольшая часть молочной сыворотки подвергается дальнейшей переработке, например, в напитки на ее основе с фруктовыми или другими добавками.
Лактоза и белки, содержащиеся в сыворотке, также могут быть отделены и использованы другими способами, например, в качестве сырья в фармацевтике или в производсве детского питания. Однако после отделения белков и лактозы остается патока, а утилизация этого вещества очень сложна и дорога из-за его относительно высокого содержания солей.
Новая технология проста. Для начала патока ферментируется в биореакторе, который вентилируется для обеспечения аэробных условий. В результате реакции образуется парогазовая смесь, содержащая этилацетат. Затем он отделяется с помощью специальных композитных мембран. «В виде отходов остается лишь смесь газа и водяного пара, которые можно без проблем выбрасывать в окружающую среду», – отметил д-р Маркус Вейд из Fraunhofer IKTS, специалист группы технологий и моделирования мембранных процессов.
Композитная мембрана, специально разработанная для нового техпроцесса, состоит из комбинации полимеров и неорганических частиц на основе цеолита. В качестве полимера использован жидкий силиконовый каучук. Он смешивается с цеолитом, наносится на опорный полиэфирный нетканый материал и отверждается. Общая толщина мембраны составляет всего 10 мкм, а размер пор – 0,5 нм», – пояснил д-р Томас Хойер, специалист в области цеолитовых мембран и нанокомпозитов.
Он также отметил, что нет необходимости применять высокое давление, чтобы «протолкнуть» этилацетат через мембрану. По его словам, «достаточно создать определенную разность парциальных давлений, чтобы инициировать химическую реакцию и последующую диффузию».
Для промышленных компаний тот факт, что процесс газоразделения состоит только из одной стадии и, таким образом, требует лишь небольшого количества мембранных и регулирующих модулей, является значимым практическим преимуществом. После правильной настройки параметров процесса ферментации и разделения газов процесс разделения проходит самостоятельно и стабильно.
Следующей задачей исследователей, по их словам, является масштабирование размеров мембранных модулей, чтобы сделать технологию доступной для промышленного использования. Эта технология способна найти больше применений, чем просто извлечение этилацетата из отходов сепарации молочной сыворотки: ее можно использовать в любом процессе, требующем разделения газовых смесей или фильтрации летучих компонентов, таких как углеводороды.