Sản xuất axit succinic từ phế thải gỗ

Công nghiệp hóa chất ngày nay là ngành sản xuất công nghiệp dựa trên dầu mỏ: nhiều sản phẩm hóa học, từ chất dẻo cho đến các chất giặt rửa, dược phẩm và các thuốc bảo vệ thực vật đều có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc các thành phần của dầu mỏ. Nhưng do trữ lượng dầu mỏ là có hạn, các nhà khoa học đã luôn tìm kiếm những phương pháp mới để sản xuất các sản phẩm này từ các nguồn nguyên liệu bền vững. Theo các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ và Đại học Công nghệ Chalmers, axit succinic có thể được sản xuất với giá thành thấp, thân thiện môi trường và an toàn bằng cách sử dụng vi khuẩn trong công nghệ sinh học.

Hiệu quả kinh tế và môi trường

Các nhà khoa học nói trên đã áp dụng quy trình mô phỏng để so sánh các quá trình sản xuất cũng như các loại vi khuẩn khác nhau, sau đó tối ưu hóa các quá trình đó để sản xuất axit succinic bằng công nghệ sinh học. Kết quả của họ cho thấy, tùy theo loại vi khuẩn và quy trình được sử dụng, quá trình sản xuất axit succinic theo công nghệ sinh học với nguyên liệu là gỗ phế thải sẽ có chi phí thấp hơn đáng kể hoặc thân thiện môi trường hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống đi từ nguyên liệu dầu mỏ. Họ đã tính toán tổng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất, kể cả năng lượng sử dụng gián tiếp để sản xuất các sản phẩm ban đầu, năng lượng cần thiết cho cơ sở hạ tầng và xử lý phế thải trong sản xuất, coi đây là thước đo tác động đối với môi trường.

Theo tính toán của các nhà khoa học, axit succinic có thể được sản xuất bằng phương pháp công nghệ sinh học với chi phí thấp hơn 20%, trong khi đó tác động đối với môi trường là tương đương. Nếu áp dụng phương pháp công nghệ sinh học thứ hai với một loại vi khuẩn khác, tác động đối với môi trường có thể giảm đi 28% - trong khi đó chi phí tương đương so với các phương pháp truyền thống dựa trên nguyên liệu dầu mỏ.

Tác động đối với ngành sản xuất giấy

Nguyên liệu cần thiết cho quá trình sản xuất axit succinic theo công nghệ sinh học là glucoza (đường gluco). Nguyên liệu này có thể được chiết xuất từ củ cải đường hoặc mía đường, hoặc cũng có thể sử dụng gỗ làm nguyên liệu, vì xenluloza trong gỗ có thể được chuyển hóa thành glucoza dưới tác động của axit.

Các nhà khoa học đã so sánh phương pháp sản xuất axit succinic từ củ cải đường với quy trình sản xuất từ phế thải gỗ. Kết quả cho thấy, chênh lệch về hiệu quả kinh tế, tác động đối với môi trường và tính chất an toàn của quy trình sản xuất giữa hai phương pháp này là không đáng kể. Nhưng nếu sử dụng nguyên liệu là phế thải gỗ thì sản xuất axit succinic theo công nghệ sinh học sẽ không cạnh tranh về nguồn nguyên liệu với ngành sản xuất thực phẩm.

Công nghệ sản xuất mới cũng sẽ có những tác động đáng chú ý đối với ngành công nghiệp giấy: một trong những nguồn phế thải mà hiện nay ngành công nghiệp này chưa tái sử dụng được là các dung dịch kiềm có chứa xenluloza. Nhưng đây sẽ là nguồn nguyên liệu xenluloza lý tưởng cho sản xuất axit succinic.

Ngành công nghiệp giấy có thể tăng cường hiệu quả kinh tế của sản xuất giấy và nâng cao năng lực cạnh tranh nếu khai thác nguồn phế thải chứa xenluloza của mình để sản xuất glucoza, cung cấp nguyên liệu với giá trị gia tăng cho sản xuất axit succinic theo công nghệ sinh học nói trên.