UC San Diego-forskarna som utvecklade algbaserade flipflops och surfbrädor är på gång igen. Den här gången utvecklar de sitt varumärke av förnybara och biologiskt nedbrytbara material för användning i andra produkter som belagda tyger, lack och lim, med lite matälskare, också – smaker och dofter.

Den senaste forskningen av Michael Burkart, Stephen Mayfield och Robert Pomeroy — online i Grön kemi , en tidskrift från Royal Society of Chemistry - beskriver deras ansträngningar att utveckla metoder för att producera mikroalgbaserade polyoler - monomerenheter för polyuretanpolymerer - som kan användas för att göra polyuretanskum med spilloljor från algbiomassa.

Många undersökningar anser att alger är en av de bästa förnybara resurserna för att ersätta fossila bränslen och bekämpa den globala uppvärmningen utan att påverka livsmedelsförsörjningen. Men till skillnad från vegetabiliska oljor, oljan från alger innehåller små organiska föroreningar, som fotosyntetiska pigment och andra kofaktorer som kan komplicera deras användning.

Teamet valde att arbeta med olja från den gröna mikroalgen Nannochloropsis salina, en vanlig källa till omega-3-fettsyror som säljs som kosttillskott. De överblivna oljorna, mer än 70 procent, vanligtvis antingen slängs eller bränns, men forskarna från UC San Diego hittade en bättre användning för dem. De utvecklade en process för att rena och omvandla denna avfallsström till azelainsyra, en byggsten för flexibla polyuretaner. Att vilja "använda hela buffeln, " de omvandlade också samprodukten heptansyra till en matsmak och doft.

"Vi visade att vi kunde ta restprodukter från algbaserad omega-3 oljeproduktion och omvandla dem till värdefulla och förnybara polyuretanskum. Dessa har alla typer av kommersiella tillämpningar, från flipflops och löparskosulor, till madrasser och yogamattor. Dessutom, vi förberedde en arommolekyl från den återstående biprodukten som är värderad till över 500 USD per kilogram, sa Burkart med hänvisning till lagets tidning, "Samproduktion av flexibla polyuretaner och förnybara lösningsmedel från en avfallsström av mikroalger."

För att påbörja arbetet, forskargruppen, som inkluderade forskare från avdelningen för fysikaliska vetenskaper, Division of Biological Sciences och California Center for Algae Biotechnology vid UC San Diego, hittade först en skalbar, kostnadseffektiv väg för att förbättra renheten hos algolja med enkla fysiska metoder tillsammans med förtvålning. Detta är en process genom vilken oljor reagerar med natrium- eller kaliumhydroxid för att producera glycerol och ett fettsyrasalt, eller tvål.

Förutom fettsyrorna, Mayfield förklarade att teamet identifierade flera föroreningar i spilloljan. "Till skillnad från växter, som huvudsakligen lagrar triacyglycerider, eller vegetabilisk olja, i deras frön, mikroalger innehåller en mängd olika metaboliska komponenter som är olösliga i vatten men fritt lösliga i algoljan när de utvinns. Närvaron av dessa pigment hämmar reaktionseffektiviteten nedströms, därför är deras avlägsnande en nyckelprocess i produktionen av förnybara kemikalier från algolja."

Enligt forskarna, deras skalbara process kan utföras på oljor från flera alger, att producera värdefulla monomerer – molekyler som deltar i en kedjereaktion för att bilda polymerer – för en mycket hållbar källa till biobaserad plast. Studien inkluderade en utforskning av det ekonomiska värdet av teamets metodik. Enligt Pomeroy, de valde N. salina som en stam för att odla alger i stor skala på grund av dess etablerade höga produktion av eikosapentaensyra (EPA), en värdefull omega-3 olja, och forskarnas förmåga att odla stammen för högt innehåll av biomassa.

"Denna studie indikerar att en avfallsström från alger har både praktisk och ekonomisk potential att stödja materialproduktion av polyuretaner, ", sa Burkart. "Vi arbetar redan med stora skoföretag för att förvandla dessa till kommersiella produkter som folk kommer att vilja köpa. Vi upptäcker att konsumenter är oroade över allt petroleumbaserat plastavfall vi genererar som samhälle, och vårt team utvecklar snabbt lösningar för framtida produkter. Håll utkik!"