Cilvēki jau gadsimtiem ilgi ir ieguvuši degvielu no ļoti dažādiem avotiem — no miljoniem gadu senu organismu atliekām, jūras ūdens un trūdošas biomasas. Tagad šim sarakstam varētu pievienot arī govs pienu jeb, precīzāk, sāļās sūkalas — blakusproduktu, kas rodas čedara un līdzīgu sieru ražošanā.

Sūkalas ir šķidrums, kas paliek pāri pēc tam, kad no piena, veidojot siera biezpienu, atdalīti proteīni un tauki. Tās lielākoties sastāv no ūdens, tomēr satur laktozi, olbaltumvielas, minerālvielas un citas vērtīgas sastāvdaļas. Parastās jeb saldās sūkalas tādēļ var pārstrādāt, piemēram, olbaltumvielu pulverī un pārtikas sastāvdaļās.

Kāpēc sāļās sūkalas ir grūti apsaimniekot

Problēmas rada sūkalu paveids, kas rodas siera sālīšanas laikā. Ražojot tādus sierus kā čedars, pirms biezpiena presēšanas tam pievieno sāli. Daļa sāls izšķīst papildu šķidrumā, kas tiek izspiests no biezpiena, izveidojot īpaši sāļu sūkalu plūsmu.

Sāļajās sūkalās var būt aptuveni 4–10% sāls — apmēram 15–20 reižu vairāk nekā parastajās saldajās sūkalās. Augstā sāls koncentrācija sarežģī tradicionālo sūkalu pārstrādi. Turklāt lielais organisko vielu daudzums nozīmē, ka šo šķidrumu nevar vienkārši novadīt vidē: neattīrītas sūkalas var samazināt skābekļa daudzumu ūdenstilpēs un kaitēt ūdens ekosistēmām. Sāļo sūkalu izkliedēšana uz zemes savukārt var negatīvi ietekmēt kultūraugus un augsnes veselību.

Tāpēc sāļās sūkalas tiek klasificētas kā atkritumi, un to ir daudz. Saskaņā ar Skotijas Heriot-Watt universitātes datiem Apvienotajā Karalistē ik gadu rodas aptuveni 95 000 tonnu sāļo sūkalu. Atsevišķi piena pārstrādes uzņēmumi nedēļā var saražot desmitiem tūkstošu litru šā šķidruma, kura apsaimniekošana ir dārga.

No cukura sūkalās iegūst bioetanolu

Tomēr sāļajām sūkalām ir viena īpaši noderīga īpašība — tās satur cukuru. Tieši šo sastāvdaļu izmanto Lielbritānijas biotehnoloģiju uzņēmums Take Root Bio un Heriot-Watt universitātes Starptautiskā alus brūvēšanas un destilācijas centra pētnieki. Ar Industrial Biotechnology Innovation Center jeb IBioIC atbalstu komanda izstrādājusi bioloģisku procesu, kurā sāļajās sūkalās palikušie cukuri tiek pārvērsti bioetanolā — etanolā, kas iegūts no bioloģiskas izcelsmes materiāla, nevis fosilām izejvielām.

Tradicionālā bioetanola ražošanā mikroorganismi fermentē cukurus un pārvērš tos etanolā. Pēc tam etanolu var atgūt un izmantot kā degvielu vai kā sastāvdaļu citos rūpnieciskos produktos. Līdz šim sāls saturs bija būtisks šķērslis šāda procesa izmantošanai sāļajās sūkalās.

Pētnieki norāda, ka viņiem ir izdevies ar bioloģisku procesu pārvērst sāļās sūkalas bioetanolā. Procesa laikā rodas arī otra atlikumplūsma, kuru, pēc komandas domām, varētu atgūt un izmantot atkārtoti. Ja patentēto procesu būs iespējams ekonomiski īstenot lielākā mērogā, tas varētu sniegt piena ražotājiem iespēju daļu no šķidruma, par kura apsaimniekošanu pašlaik jāmaksā, izmantot kā noderīgas degvielas izejvielu.

Tehniskās detaļas pagaidām nav publiskotas

Pētnieki pagaidām nav atklājuši, kāds mikroorganisms tiek izmantots, kāda ir sāls koncentrācija izejvielā, vai sūkalas pirms fermentācijas tiek iepriekš apstrādātas vai atsāļotas, kādi ir fermentācijas apstākļi un cik daudz etanola iespējams iegūt no noteikta sūkalu daudzuma. Tāpat nav zināms, kas atrodas otrajā atlikumplūsmā un kādiem mērķiem to varētu izmantot.

Take Root Bio dibinātājs Kērks Sidermans-Volters sacīja: “Mūs vienmēr ir interesējis, kas notiek, kad uz kaut ko pārstājat raudzīties kā uz atkritumiem un sākat jautāt, par ko vēl tas varētu kļūt.” Uzņēmuma saknes meklējamas biosfēras inženierijā; iepriekš tas strādājis pie sistēmām pārtikas audzēšanai un pārstrādei kosmosā. Tagad uzņēmums šo aprites pieeju pārtikas ražošanai piemēro uz Zemes.

Heriot-Watt universitātei ir atbilstoša pieredze arī alus brūvēšanā un destilācijā — šīs jomas tajā tiek pētītas un pasniegtas kopš 1903. gada. Universitātes pētnieki nodarbojas arī ar atkritumu valorizāciju — zinātni, kas meklē noderīgus produktus rūpniecisko blakusproduktu sastāvā.

Heriot-Watt universitātes fermentācijas speciāliste Šivena Džuana sacīja: “Šis projekts mums deva iespēju izpētīt, vai bioloģiskas izcelsmes risinājumi varētu palīdzēt atklāt daļu no sāļajās sūkalās apslēptās vērtības, vienlaikus mazinot ar to likvidēšanu saistīto slogu.”

Plāno mobilas pārstrādes iekārtas un citus pielietojumus

Take Root Bio pēta mobilas ražotnes, kuras varētu uzstādīt tuvāk piena pārstrādes uzņēmumiem. Tas ļautu izvairīties no milzīgu sāļo sūkalu apjomu transportēšanas uz centralizētām pārstrādes iekārtām. Tā kā lielāko izejvielas daļu veido ūdens, transportēšanas attālums var būtiski ietekmēt procesa ekonomisko izdevīgumu.

Sadarbības partneri meklē pielietojumu arī ārpus siera ražošanas. Take Root Bio un Heriot-Watt pēta, vai līdzīgas metodes varētu izmantot citu pārtikas un lauksaimniecības blakusproduktu, tostarp augļu un dārzeņu pārstrādes atkritumu, pārstrādei.

Pētnieki analizē arī fermentācijas laikā radušās gāzes. Uzņēmums norāda, ka nākotnes sistēmās varētu uztvert tādas gāzes kā metāns un ūdeņradis un novirzīt tās citiem pārtikas ražošanas procesiem.