Hvordan en affaldsstrøm fra fisk og skaldyr bliver omdannet til en biopolymer til flere anvendelser

Samlet set gør vores moderne fødevaresystem et godt stykke arbejde med at forhindre ressourcespild ved at finde måder at udnytte de forskellige biprodukter, som det genererer undervejs. Ofte kan disse streams "upcykles" endnu mere fra lavværdianvendelser til applikationer med højere værdi. Der er et nyligt eksempel på, hvad der var en stor affaldsstrøm, der nu bliver tappet som grundlag for en lang række nyttige produkter. Produktet er en biopolymer kaldet kitosan som kan laves af skaller fra krebsdyr – fx krabber, hummere og rejer. Når disse dyr behandles til at fremstille produkter på forbrugerniveau, blev skallerne typisk behandlet som affald, der enten blev dumpet i havet, forbrændt eller sendt til lossepladser. To personer, der var involveret i skaldyrsindustrien (Craig Kasberg og Zach Wilkinson) undersøgte uafhængigt af hinanden potentialet for at finde en bedre brug for skallerne, fordi de var generet over det og andre affaldsspørgsmål. En fælles ven introducerede dem, fordi han havde hørt dem begge tale om chitosan. De endte med at starte et firma ved navn Tidevandssyn som efterfølgende udarbejdede en ny og skalerbar metode til at udvinde chitosan fra skallerne.

Baggrundsbiologi: De hårde ydre skaller af krebsdyr er lavet af noget, der kaldes kitin, den næstmest udbredte polymer på planeten, efter cellulose fra planter. Chitin gennemgår derefter en deacetyleringsproces for at blive til chitosan, hvor det så har nogle unikke og interessante egenskaber på grund af dets "kationiske" (positive) ladning. Dette giver den kapacitet til at danne en ionbinding med ethvert kemikalie, der har en "anionisk" (negativ) ladning. Dette naturlige kemikalie har været kendt og brugt i lang tid, men det var altid relativt dyrt. Tidal Vision proprietære kitin- og chitosanekstraktionsmetode bruger genanvendelige "grøn kemi" opløsningsmidler og genererer et brugbart gødningsbiprodukt ud over chitosanen. Denne billigere chitosan har været en game changer, fordi der pludselig er så mange flere praktiske anvendelser, hvor mindst 400 potentielle applikationer er blevet identificeret indtil videre. En af grundene til denne bredde af anvendelser er, at chitosan kan eksistere i forskellige former. Det er muligt at generere forskellige kædelængder af polymeren og forskellige grader af "de-acetylering."

Tidal Vision har været i hastig vækst, men det er nødt til at prioritere sine ressourcer. Det nuværende fokus er på tre hovedkategorier af anvendelse for chitosan, som er mærket som Tidal Clear, Tidal Grow og Tidal Tex.

Tidevand klart er brandet for vandbehandlingsindustrien, og det er den mest aktive del af virksomhedens forretning i dag. Chitosan er meget effektivt som et "flokkuleringsmiddel", fordi dets kationiske bindingsevne gør det muligt for det at trække forskellige partikler sammen, så de enten vil bundfælde sig eller være nemmere at fjerne ved filtrering. Chitosan er et nyt alternativt flokkuleringsmiddel til klaring af vand, der kommer ind i et vandbehandlingsanlæg og også til at filtrere biosolider fra vand, så det kan genanvendes efter spildevandsrensning. Den kan også bruges som poolafklaring. I dyreforarbejdningsanlæg kan chitosan bruges til at genvinde fedtstoffer eller andre potentielle næringsstoffer fra vaskevandet. Ved frugt- og grøntsagspakning hjælper det med at genbruge vaskevandet. I disse tilfælde erstatter chitosanen ofte aluminiumsulfat eller reducerer i høj grad mængden af ​​det, der er nødvendigt.

Tidal Grow er en kategori for landbrugsformål. Chitin findes i svampes cellevægge og udgør insekternes "eksoskelet". Planter har forskellige måder at opdage svampe- og insektskadedyr for at øge deres naturlige forsvarssystemer, og chitosan er i stand til at fremkalde denne reaktion som en del af en overordnet biostimulerende effekt. Tidal Vision er ved at lancere et chitosan-baseret frøbehandlingsprodukt til dette formål. Chitosan kan også give "biokontrol", hvilket betyder, at det kan binde sig til mikrober og hæmme dem i at reproducere. Chitosan kan også bruges til at levere plantebeskyttelsesmidler mere effektivt, såsom kobberhydroxid, som er blandt de få tilgængelige muligheder for bakterielle sygdomme i afgrøder som citrus og valnødder, men som normalt vasker planter for let af. Virksomheden undersøger andre måder, hvorpå chitosan kan bruges til at forbedre ydeevnen af ​​andre pålidelige afgrødebeskyttelses- og gødningsprodukter.

Tidal Tex er virksomhedens varemærke for tekstilbrug, hvor det giver en lav toksicitet mulighed for at erstatte metalbaserede og syntetiske kemikalier, der bruges som brandhæmmere, antimikrobielle eller anti-lugtstoffer. Millioner af pund af disse produkter bruges på alt fra tøj til møbler til madrasser til bildøre. Chitosan er også nyttig som et "farvebejdsemiddel" til fremstilling af farvet stof. I juni 2021 annoncerede Tidal Vision et partnerskab med Leigh Fibers og åbningen af ​​et nyt produktionsanlæg i South Carolina for at fremstille chitosanformuleringer, der er plug-on-muligheder specifikt til tekstilindustrien. Leigh Fibres er førende i branchen med hensyn til fremstilling af konstruerede fiberløsninger, samt behandling af tekstilaffald til ønskværdige formål.

Med hensyn til fremtidige applikationer samarbejder Tidal Vision med potentielle kunder for at identificere og levere prøver af former for chitosan-løsninger, der sandsynligvis passer til deres behov. Når nye tilpasninger er identificeret, arrangerer de ikke-eksklusive leveringsaftaler fremover.

Så det, der engang kun var en problematisk affaldsstrøm, er nu en kilde til naturligt baserede ingredienser med snesevis af værdifulde anvendelser.