ZNANOST ZA INDUSTRIJU

Nusproizvodi duhanske industrije izvor su vrijednih spojeva

Agrovijesti
Fotografija:
Osječki znanstvenici iz naizgled bezvrijednih nusproizvoda duhanske industrije stvaraju bioaktivne komponente izuzetno tražene na tržištu

Na istoku Hrvatske, u Osijeku, skupina hrvatskih znanstvenika bavi se ekstrakcijama bioaktivnih spojeva iz nusproizvoda biljnog podrijetla. Plod je to suradnje Prehrambeno-tehnološkog fakulteta Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku te fakulteta iz regije s kojima surađuju - Medicinski Fakultet u Osijeku, Tehnološki fakultet u Novom Sadu, Fakultet kemije i kemijskog Inženjerstva u Mariboru te Medicinsko Sveučilište u Wroclawu. Njihov primarni interes su ekstrakcije, odnosno dobivanje bioaktivnih spojeva na okolišno prihvatljiv način. Izvori tih komponenti su pomalo neobični, to su nusproizvodi čija je uporabna vrijednost mala do nikakva, a za njih predstavlja pravu riznicu vrijednih komponenti.

Svuda oko nas, a nedostupni

Bioaktivni spojevi su produkti sekundarnog metabolizma biljaka koje biljkama služe kao obrana od bolesti, mikroorganizama i okolišnih uvjeta. Iako za ljude one nemaju nutritivnu vrijednost, u mnogočemu pridonose zdravlju i općem stanju ljudskog organizma, prvenstveno djelujući kao antioksidansi odnosno zaštita od slobodnih radikala. Veliki interes za bioaktivne spojeve, metode njihovih dobivanja i njihov utjecaj na ljudski organizam rezultirao je traženjem novih resursa za ekstrakciju ovih komponenti. Takve komponente se nalaze u biljkama u vrlo malim količinama, a njihovo izoliranje uključuje zahtjevne procese ekstrakcije, visok utrošak otapala i energije te složene procese pročišćavanja. Alternativni izvori tih komponenti, poput industrijskog otpada, pokazali su se kao ekonomski isplativiji, ali i ekološki prihvatljiviji, jer se otpad iskorištava na novi ili barem na učinkovitiji način.

Široka paleta primjene

Duhan je jedna od rijetkih poljoprivrednih kultura sa zavidnom ekonomskom vrijednosti unatoč tome što poslovi s duhanom podliježu posebnim sustavima oporezivanja te posljedično rezultiraju nižim otkupnim cijenama za primarne proizvođače. Ipak, duhan se uzgaja širom svijeta, uključujući i Republiku Hrvatsku te generira velike količine novca, ali i radnih mjesta.

S obzirom da je list duhana jedini komercijalno vrijedan dio te biljke, svi ostali dijelovi - stabljika, cvijet, sjeme i oštećeni listovi smatraju se otpadom, a tijekom same prerade lista nastaju industrijski nusproizvodi, rebro lista i sitnije frakcije. Upravo ti nusproizvodi mogu se koristiti kao polazna sirovina za ekstrakciju bioaktivnih spojeva.

Uobičajno je da pri spominjanju duhana svi odmah pomisle na nikotin i štetan utjecaj pušenja na ljudsko zdravlje, no ova priča ima i drugu stranu. Iako je neosporno da je nikotin zaslužan za razvoj ovisnosti o pušenju, on se pokazao pogodnim za liječenje mnogih neurodegenerativnih bolesti. Osim toga, štetne komponente nisu prisutne u samom duhanu, nego nastaju izgaranjem na visokim temperaturama koje dosežu preko 900 °C. Duhan, a time i duhanski otpad sadrži solanesol, polazni materijal za mnoge visoke vrijedne komponente, uključujući koenzim Q10 i analoge vitamina K, te vrijedne fenolne spojeve poput klorogenskih kiselina i rutina, čija je primjena šarolika od kemijske preko kozmetičke do farmaceutske industrije.

Zelene tehnologije za održivi razvoj

Istraživački tim okupljen oko voditeljice projekta ByProExtract, prof. dr. sc. Stele Jokić, financiranog od Hrvatske zaklade za Znanost, u svom radu koristi inovativne zelene tehnike ekstrakcije. One omogućavaju bolje iskorištenje i kvalitetu samog ekstrakta te očuvanje resursa. Od inovativnih tehnika ekstrakcije u izolaciji bioaktivnih komponenti iz nusproizvoda najčešće se primjenjuju ekstrakcija superkritičnim fluidima, ekstrakcija vodom u supkritičnom stanju, ekstrakcije potpomognuta ultrazvukom, ekstrakcije potpomognuta mikrovalovima i ekstrakcije potpomognute hladnom plazmom.

"Ukratko, radi se o nusproizvodima koji nastaju tijekom industrijske prerade lista duhana. Mi iz njih ekstrahiramo nikotin, fenolne spojeve i solanesol. Takvi spojevi su veoma traženi na tržištu, i mogu se primjenjivati u drugim proizvodima i procesima, tj. dajemo im jednu novu vrijednost. Kada su izvori takvih visokovrijednih komponenti nusproizvod nekog drugog procesa, onda je takav proces višestruko učinkovit, s ekonomskog i ekološkog stajališta. Osim toga, primjenjujemo zelene tehnike ekstrakcije, što znači da izbjegavamo korištenje štetnih otapala ili energetski zahtjevne procese te skraćujemo vrijeme trajanja samog procesa. Sve to u konačnici pomaže da se dobije visokovrijedan i ekonomski isplativ spoj, a, s druge strane, polazna sirovina postaje prikladnija za neku drugu uporabu npr. kao gnojivo ili za odlaganje u okoliš", o projektu kaže Marija Banožić, doktorandica i suradnica.

Priznanja u svijetu

Rezultati istraživanja vezani za duhanski otpad publicirani su u nekoliko svjetskih časopisa te prezentirani na više domaćih i međunarodnih konferencija. To je tek mali dio onoga čime se ovaj tim znanstvenika bavi, osim duhanskog otpada predmet njihova istraživanja su i drugi nusproizvodi biljnog podrijetla, ljekovito i aromatično bilje te morske makroalge, dok je voditeljica projekta prof. dr. sc. Stela Jokić dobitnica nekoliko državnih i međunarodnih priznanja od kojih se ističu Danubius Young Scientist Award Saveznog ministarstva znanosti, istraživanja i ekonomije Republike Austrije i Instituta za dunavsku regiju i središnju Europu, te nekoliko državnih nagrada za znanost. Zanimljivo je da cijeli projektni tim sačinjavaju mladi znanstvenici koji se često usavršavaju u inozemstvu te tako pridonose razvoju znanosti, ali i gospodarstva u Republici Hrvatskoj.