Svarta kemikalier från olja förorenar. Gröna från biomassa gör det inte. Eller är det verkligen så enkelt? Inte nödvändigtvis, som visas i två nypublicerade artiklar om livscykelanalyser (LCA) i Naturens hållbarhet och GCB Bioenergi .

"Det faktum att något är" bio "betyder inte alltid att det är bättre. Det beror främst på produktionsförhållanden och energianvändning i olika livscykelstadier. Därför, i allmänhet, vi måste tänka och utvärdera produktens hela livscykel för att identifiera deras effekter, säger Ólafur Ögmundarson, forskare vid The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain).

I den här studien, Ólafur Ögmundarson och hans kollegor undersökte hur LCA:er kan vägleda oss mot mer hållbara biokemiska produktionsmetoder. En lösning är att identifiera problematiska miljöproblem i produktionsprocessen av viktiga biokemikalier, som i detta fall är kemikalier som produceras från förnybar biomassa med mikrobiell jäsning.

Minimera lösningsmedel och svart energi

I studien publicerad i GCB Bioenergi , forskarna fokuserade på den viktiga biokemiska mjölksyran som mest används för bioplaster. Även om denna biokemikalie inte kommer i en oljebaserad version, LCA visade några hotspots för förbättring av biomassainsatsen.

Vidare, från exemplet med mjölksyra, författarna såg några allmänna tendenser. Till exempel, tung användning av lösningsmedel kan ha en negativ inverkan på biokemikaliens hållbarhetsavtryck. Denna negativa påverkan sågs även om lösningsmedlen återanvändes, eftersom den processen ofta är mycket energikrävande.

En annan generell tendens är att användning av svart energi i produktionen kan förvandla hållbara biokemikalier till förorenande alternativ.

Man kan fråga sig om det är värt mödan att göra kemikalier hållbart. Svaret är utan tvekan ”ja” om man vill ha ett hållbart samhälle som inte är beroende av fossila bränslen. Vidare, det finns stort utrymme för förbättringar, när det kommer till kemikalier. Under 2017, konsumentkemikalier stod för cirka 50 procent av kemikaliemarknaden med totala intäkter på ca. 2 USD, 100 miljarder. Vidare, endast cirka 1-2 % av alla kemikalier är biotillverkade idag.

"Att hitta alternativa och hållbara produktionsmetoder för svarta kemikalier är absolut nödvändigt och en brådskande fråga, " säger Ólafur Ögmundarson.

Havsbaserad biomassa kan bli en del av lösningen

I dag, mjölksyra produceras av majssocker av mikrober. I bedömningen, forskarna jämförde majssocker med majsstover och makroalger i dess tidiga utvecklingsstadier. Även om makroalger fortfarande är en hypotetisk råvara för mikrober, att använda alger kommer att ha många fördelar:De tar inte upp jordbruksmark, de växer snabbt, och de är relativt lätta att äta för mikrober jämfört med biomassa från hård mark som löv och träd. Den största utmaningen med makroalger är att de måste torkas för att kunna transporteras till bioraffinaderiet. Och eftersom torkning är energikrävande, makroalger hamnade med en ganska dålig hållbarhetsfaktor i denna studie.

"På platser med främst svarta energikällor, denna torkningsprocess kommer att göra den hållbara faktorn ännu värre. Men om du kan undvika att torka makroalger och samtidigt få mikroberna att livnära sig på alla de olika sockerarterna som finns i detta råmaterial, det kan bli ett mer hållbart alternativ till att använda socker. Men teknikerna är fortfarande för omogna för att dra för djärva slutsatser, säger Ögmundarson.

Vi behöver fler LCA

Forskarna betonar att vi behöver fler LCA för många biokemikalier. Utan dessa, du försöker lösa ett problem i mörkret.

"I alltför många fall, det är inte klart om de faktiska miljöpåverkan från nya bioprodukter har beräknats innan de marknadsförs. Detta kan få mycket negativa konsekvenser för om du får reda på för sent om din metod och produkt faktiskt är mer förorenande än nuvarande produkter på marknaden, du inte har tid att optimera för dessa negativa effekter, säger han och fortsätter:

"Vi, därför, rekommendera att tillämpa LCA i utvecklingsfasen av biokemikalier på ett systematiskt sätt för att identifiera miljö hotspots i ett tidigt utvecklingsstadium. Det kommer att ge andra forskare ett verktyg för att styra sin forskning för att utveckla verkligt miljömässigt hållbara biokemikalier, medan det fortfarande finns utrymme för förändring. Detta kommer att påskynda bidraget från bioteknik för att lösa världens hållbarhetsutmaningar."

Pengar och hållbarhet ska gå hand i hand

I dag, en standardiserad LCA tar inte hänsyn till en produkts ekonomiska bärkraft, t.ex. produktions- och investeringskostnad, marknader och priser. För att rätta till detta, forskare vid Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, i samarbete med forskargruppen Quantitative Sustainability Assessment vid DTU Management, arbetar med att kombinera LCA-metodiken med teknoekonomi. En teknikekonomisk bedömning (TEA) analyserar den tekniska och ekonomiska prestandan för en process, produkt eller tjänst. Detta görs för att utvärdera både den miljömässiga och ekonomiska hållbarheten hos framväxande och framtida biokemikalier med ett hållbart mål i åtanke.

Ólafur Ögmundarson är idag ansluten till The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability genom Horizon 2020-projektet MIAMi, där han undersöker hållbarhetspotentialen, hotspots och möjligheter att skapa specifika cancerläkemedel i mikrobiella produktionsvärdar istället för att extrahera dem från sällsynta växter.