Een Spaans instituut heeft een enzym gepatenteerd dat het gebruik van chemische producten bij de papierproductie, zoals chloor, vermindert. Deze technologie biedt een milieuvriendelijker alternatief voor een industrie die bekend staat als zeer vervuilend.
Het enzym is ontdekt door wetenschappers aan het Institute of Agrochemistry and Food Technology (IATA), verbonden aan de Spanish Higher Council for Scientific Research (CSIC). Het onderzoeksteam werkt mee aan het EU-project Woodzymes. Dit project “heeft tot doel de houtindustrie te voorzien van ‘houtomvormende enzymen’ die onder extreme omstandigheden kunnen werken”. De onderzoekers zijn afkomstig uit Portugal, Frankrijk, Finland en Spanje.
De nieuwe geoctrooieerde stof is een extremofiele xylanase. Dit is een enzym dat de hydrolyse van xylaan, één van de hoofdbestanddelen van de celwand van een plant, katalyseert. De verwijdering ervan is essentieel om papier te kunnen maken. Wat vooral aantrekkelijk is aan het onlangs ontdekte enzym, is dat het bestand is tegen extreme omstandigheden. David Talens-Perales, onderzoeker bij IATA, zei dat het niet alleen xylaan kan afbreken bij zeer hoge temperaturen, maar dat het ook bestand is tegen sterk verhoogde niveaus van alkaline.
Het onderzoeksteam vond dit enzym na analyse van meer dan 6000 sequenties via hun databank. De wetenschappers slaagden er ook in het enzym in grote hoeveelheden te produceren en te zuiveren; een essentiële stap voor industriële toepassingen.
Vervuiling papierindustrie
Innovation Origins sprak met Julio Polaina, hoofd van het onderzoeksteam dat het enzym heeft ontdekt. Hij bevestigt dat het fundamentele verschil ligt in het feit dat “het gepatenteerde enzym, vergeleken met andere commerciële xylanase, buitengewoon goed bestand is tegen extreme temperatuursomstandigheden (90 ºC) en alkaliniteit (rond pH-waarde 10).
Deze eigenschap is een vereiste voor de omstandigheden die zich bij de papierfabricage voordoen. In principe betekent dit dat dit enzym kan werken onder omstandigheden die andere xylanases niet zouden overleven.”
Polaina legt verder uit dat het belangrijkste voordeel van het nieuwe enzym ligt in de vervanging -althans gedeeltelijk- van het gebruik van chloor in het bleekproces, zoals bij het witten van papier. “Het gebruik van chloor leidt tot de vorming van organische verbindingen die bekend staan als AOX (Adsorbable Organic Halides); zeer giftige chemicaliën.”
Chloor
Volgens de Europese Unie moet, om te voorkomen dat dergelijke verbindingen in het milieu vrijkomen, “het [papier]bleekproces volledig chloorvrij (TCF) of elementair chloorvrij (ECF) zijn, waarbij de AOX-niveaus na zuivering strikt worden gecontroleerd”.
Papier kan als ECF worden beschouwd wanneer bij het bleekproces chloordioxide wordt gebruikt in plaats van de chloorgasmethode voor het bleken. Anderzijds, wanneer een product als TCF wordt beschouwd, wordt het gebleekt door waterstofperoxide te gebruiken in plaats van een ander type chloor.
Vanaf 2019 was ECF veruit de dominante methode. Volgens de EU had ECF in 2012 een marktaandeel van 94 procent in de chemisch gebleekte pulpsector bereikt.
Chloor vervuilt het afvalwater van het papierproductieproces (dat chloordioxide bevat) aanzienlijk. Het voornaamste probleem bij dit afvalwater zijn gechloreerde organische verbindingen, d.w.z. AOX. Volgens sommige onderzoekers zeggen bedrijven die ECF gebruiken vaak dat dioxine “niet aantoonbaar” is in hun afvalwater. Dit heeft alleen betrekking op de gevoeligheid van de voorgeschreven tests en betekent niet dat er ook daadwerkelijk geen dioxinen zijn. Met de modernste tests kunnen dioxinen vaak wel worden opgespoord als ze bij de voorgeschreven tests niet detecteerbaar zijn.
Niet duur
De Spaanse wetenschapper merkt op dat de productie van het enzym dankzij zijn biochemische kenmerken niet duur zou zijn in vergelijking met veel andere enzymen die door de industrie worden gebruikt. De nieuwe geoctrooieerde verbinding vereist echter wel dat de productiestrategieën op grote schaal worden geoptimaliseerd om de kosten tot een minimum te beperken en winstgevend te worden.
Polaina vermeldde ook dat er een reeks toepassingen buiten de papierindustrie is waartoe dit enzym zou kunnen bijdragen. Zo kan bijvoorbeeld de productie van diervoeder duurzamer worden. “In heel wat gevallen bieden de extremofiele eigenschappen van ons enzym een belangrijk voordeel. We staan open om in te gaan op de verzoeken van industriële partners die geïnteresseerd zijn in elke vorm van industriële toepassing.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
