Hydrogenolýza odpadního glycerolu

V rámci DP5 se aktuálně řeší charakterizace nanesených železito-měděných katalyzátorů na Al2O3 (číslice spodní index) a jejich testování ve vsádkovém autoklávu. Tyto testy ukázaly, že katalyzátory jsou aktivní při hydrogenolýze glycerolu. Pro zvýšení počtu přístupných aktivních center se zkouší příprava těchto katalyzátorů na různých typech aluminy. Katalyzátory na různých typech aluminy se již budou testovat v průtokových katalytických reaktorech, kde bude testována stabilita a aktivita katalyzátoru.

Růstové parametry energetických plodin pěstovaných v polních pokusech

Tři rozsáhlé polní pokusy s energetickými plodinami, jejichž účelem je porovnat potenciál odrůd a různých ošetření při produkci biomasy s vysokým obsahem aktivních látek, jsou nyní ve stádiu, kdy se započíná se sklizní prvních odrůd a analýzou prvních vzorků.

Produkce kořenového systému v aeroponickém a hydroponickém systému

Probíhá optimalizace pěstování kořenů kosatců a konopí ve specifickém aeroponickém systému, kde jsou zavěšené rostliny vyživovány aerosolem. Potenciál tohoto systému se nachází především v tom, že takto produkované kořeny nejsou znečištěné. Paralelně probíhá rozsáhlý pokus s kosatci pěstovanými hydroponicky. V 400 květináčích je pěstováno 20 druhů kosatců. V polovině září budou probíhat odběry oddenků určené ke screeningu bioaktivních látek.

Katalyzátory pro hydrogenolýzu odpadního glycerolu a dalších polyolů

Vývoj selektivního a cenově dostupného katalyzátoru na bázi mědi.

Kontinuální vícereaktorová jednotka pro paralelní testování výzkumných vzorků katalyzátorů.

Degradace reziduí pesticidů v půdě pomocí bakterií

Aplikace pesticidů, biologicky aktivních složek přípravků využívaných v zemědělské produkci pro potlačení či eliminaci škůdců s sebou bohužel přináší řadu problematických aspektů, primárním je kontaminace půdy, ve které mohou rezidua až několik roků perzistovat a negativně ovlivňovat půdní mikroflóru, problémem může být i snížení výnosů následných plodin. Zmínit je třeba i zdravotní riziko pro konzumenty případě přenosu reziduí pesticidů potravin či pitné vody.

Výzkum je zaměřen na hodnocení potenciálu vybraných bakteriálních druhů Pseudomans a Bacillus, jež jsou obsaženy v přípravcích registrovaných pro použití v zemědělské výrobě (mají za cíl zvyšování výnosů plodin), degradovat rezidua problematických pesticidů běžně používaných v zemědělské výrobě. Jeho realizace vychází z komplementární spolupráce odborníků reprezentujících pracoviště zaměřená na mikrobiologii a problematiku analýzy reziduí pesticidů, včetně jejich degradačních produktů.

Příprava rostlinného biostimulantu

Jednou z možností zhodnocení odpadního peří  je jeho hydrolýza v tlakovém autoklávu v přítomnosti vody a kyselého katalyzátoru. Vzniká roztok, který obsahuje velké množství  nutričně cenných aminokyselin a ve vodě rozpustných proteinů.
Malá část nezreagovaných zbytků peří, která díky svému obsahu je vhodná do kompostérů, se od hydrolyzátu snadno oddělí filtrací. Obrázky dokumentují jednotlivé fáze přípravy finálního rostlinného biostimulátoru z odpadní biomasy.

Směs na konci hydrolýzy

Zfiltrovaný hydrolyzát připravený k aplikaci

Poloprovozní sestava tlakového reaktoru o objemu 25 litrů pro hydrolýzu a vakuové nuče pro filtraci hydrolyzátu

Isolovaná bioaktivní komponenta hydrolyzátu

Hydrolyzát zbytků po separaci masa (ZSOM) obsahuje bioaktivní látky, jako jsou kyselina hyaluronová, chondroitin sulfát, peptidy a aminokyseliny. Cílem tohoto úkolu bude separovat a izolovat jednotlivé komponenty této směsi po hydrolýze tak, aby se získal vysokomolekulární glykosaminoglykan, který bude nadále využit například v kosmetickém nebo potravinářském průmyslu. V prvním roce budou na základě rešerše vybrány vhodné metody k separaci těchto látek, jedná se například o metody CPC (Centrifugal Precipitation Chromatography), FCPC (Fast Centrifugal Partition Chromatography) nebo SEC (Size Exlution Chromatography).

      Filtrační koláč po separaci nezreagované biomasy

Frakce hydrolyzátu jako komponenta pet food

Řešení bude zaměřeno dvěma směry – jednak bude testována formulace živočišného krmiva pro psy obsahující různý podíl zbytků po separaci masa (ZSOM), ze kterého byly získány bioaktivní látky enzymovou hydrolýzou a hydrolyzátu kuřecího peří; za druhé bude zkoušena možnost tuto krmnou směs obohatit o probiotické mikroorganismy, podporující trávení psů. V obou případech bude zvažován zároveň přídavek prebiotik např. arabinogalaktanů rostlinného původu. V prvním roce řešení (2019) budou na základě literární rešerše vybrány mikroorganismy s probiotickým účinkem působící v různých částech zažívacího traktu psů, a ty budou kultivovány v médiu obsahujícím živočišné zbytky jako zdroj dusíku, eventuálně i uhlíku.

Plnění a sestavení bioreaktoru za septických podmínek v očkovacím boxu

Kultivace v bioreaktoru s využitím hydrolyzátu živočišného odpadu jako zdroje dusíku

Zpracování odpadního glycerolu z výroby bionafty

Z odpadního glycerolu je možno pomocí hydrogenolýzy získat propykenglykol, který je využíván jako zvlhčovadlo v medicíně, kosmetice, potravinách, zubních pastách, ústních vodách i tabákových výrobcích. Dále jako rozpouštědlo pro potravinářské barvy a ochucovadla a potravinářské smáčedlo.

Vsádková aparatura, využívaná k testům katalyzátorů pro hydrogenolýzu glycerolu.

Polní ověření kvantitativních a kvalitativních parametrů energetických/biomasových plodin pěstovaných s aplikací bioaktivních látek

V dubnu 2014 byl založen pokus o rozloze 2 ha. Účelem je získat informace o kvalitativních a kvantitativních parametrech energetických plodin v podmínkách běžné zemědělské velkoprodukce.

Kultivace řasových kmenů a screening obsahových látek

Interní sbírky řasových kmenů Botanického a Mikrobiologického ústavu jsou kultivovány v různých kultivačních režimech (fotoautotrofní, mixotrofní, heterotrofní) pro následný screening obsažených látek.

Test stimulátoru (hydrolyzát z peří) na řasu Bracteococcus bullatus, vlastní patentovaný kmen, v sérologických destičkách metodou mikrotestu.

Kultivace mořské rozsivky Phaeodactylum tricornutum v laboratoři, tj. 2litrové láhve osvětlené LED panelem, probublávané směsí vzduch a CO2.

Produkce bioaktivních látek v listech, oddencích a kořenech Iris sp.

V rámci počátečního screeningu produkce bioaktivních látek byly výzkumníky spol. EcoFuel Labs připraveny polární extrakty listů, kořenů a oddenků 5 odrůd kosatců ze sbírek Botanického ústavu AV ČR. U jednotlivých odrůd bylo necílovou analýzou realizovanou Ústavem analýzy a bezpečnosti potravin VŠCHT Praha zjištěno bohaté zastoupení farmakologicky zajímavých účinných látek ze skupin flavonoidů, isoflavonoidů, fenolů, mastných kyselin, terpenoidů, steroidů a xanthonů. Celkem bylo identifikováno 85 bioaktivních látek, mj. Iriversical, Irilone A, Irilin D či Iriflophenone. Perspektivní odrůdy byly vysazeny na experimentálních parcelách a paralelně jsou testovány biologické aktivity jednotlivých extraktů.

Iris carthaliniae, foto: Botanický ústav AV ČR

Extrakty rostlinné biomasy a balzámy formulované s obsahem extraktu. Foto: EcoFuel Laboratories s.r.o.