Razvoj procesa valorizacije lignina do fenolov s pomočjo gliv v enem postopku

Lignocelulozna (LC) biomasa je pomemben vir biopolimerov, kot sta naprimer celuloza in hemiceluloza, ki se lahko uporabljajo kot proizvod ali pa se pretvarjajo v obnovljive kemikalije z visoko vrednostjo. Vendar pa se lignin, kompleksen in heterogen biopolimer, ki rastlinam zagotavlja strukturno oporo, premalo izkorišča, čeprav je za celulozo drugi najpogostejši bio-polimer. Da bi iz lignina pridobili izdelke z dodano vrednostjo, se raziskovalci soočajo z izzivom njegove razgradnje v uporabne sestavine, saj je njegova struktura dobro odporna na depolimerizacijo. Glive, zlasti glive bele trohnobe, so zanimive za depolimerizacijo lignina, saj izločajo encime za razgradnjo lignina. Slednji selektivno napadajo nadstrukturo lignina ter sproščajo oligomere in monomere, ki se lahko uporabljajo kot prekurzorji v raznih drugih industrijah. Globoka evtektična topila (deep eutectic solvents, DES) se prav tako uporabljajo za delignifikacijo LC biomase kot alternativno zeleno topilo v nasprotju s konvencionalnimi topili, pridobljenimi iz fosilnih virov. DES se uporabljajo za ekstrakcijo lignina iz lesne biomase. Preučevali so jih tudi za povečanje topnosti lignina, ki sicer ni topen v vodi. Dokazano je bilo tudi, da uporaba nekaterih DES kot topil za biotransformacije z encimi, kot sta lakaza in mangan peroksidaza, izboljša aktivnost encimov v primerjavi z aktivnostjo encimov običajnih pufrnih raztopinah. Kombinacija večje topnosti lignina v DES, ki prav tako poveča aktivnost encimov, ki jih izločajo glive, predstavlja zanimivo možnost za izvajanje fermentacije lignina z glivami v DES. Cilj tega projekta je torej razvoj novega proizvodnega sistema za pridobivanje aromatičnih monomerov ali oligomerov iz lignina. Projekt vključuje 5 zaporednih ciljev, vključno z optimizacijo seva Pleurotus ostreatus za izločanje ligninskih peroksidaz, mangan peroksidaz, vsestranskih peroksidaz in lakaz. Spore gliv bodo vgrajene v sferične delce, natisnjene s 3D tiskalniki, te pa bodo preizkušeni v kasnejši fermentaciji. Pripravljen bo tudi nevtralen DES s pH 4,5-5, najbolj učinkovita kombinacija lignin-DES pa bo izbrana za razvoj sistema ""one-pot"". Slednji korak bo ključnega pomena za potrditev industrijske izvedljivosti postopka ""one-pot"" za proizvodnjo monomerov in oligomerov ali pa bo vsaj zagotovil informacije o ozkih grlih takšnega načina delovanja. Zadnja cilja sta razvoj nadaljnjih postopkov za ločevanje monomerov in oligomerov ter kinetično modeliranje celotnega procesa, da bi izboljšali razumevanje procesa. Raziskave lahko prinesejo pomembne okoljske in gospodarske koristi, saj je lignina veliko, je poceni in se premalo izkorišča. Uporablja se lahko za proizvodnjo aromatičnih ogljikovih hidratov, ki se lahko uporabljajo v različnih industrijah ali pa tudi kot končni proizvodi z dodano vrednostjo. Predlagana metoda uporabe gliv in DES za depolimerizacijo lignina v monomere in oligomere lahko ustvari trajnosten in stroškovno učinkovit postopek, ki lahko poveča vrednost lignina.