Biotechnologiczna konwersja surowców pochodzenia biorafineryjnego do kwasu mlekowego

Abstract

Dynamiczny rozwój produkcji biodiesla prowadzi do powstawania znacznych ilości glicerolu, stanowiącego około 20% frakcji poprodukcyjnej. Konieczność jego zagospodarowania sprzyja poszukiwaniu rozwiązań zgodnych z koncepcją gospodarki o obiegu zamkniętym, w której produkty uboczne stają się surowcem dla nowych procesów. W literaturze podkreśla się rosnące znaczenie biotechnologii białej oraz wykorzystania odpadów przemysłowych jako substratów fermentacyjnych. Kwas mlekowy, szeroko stosowany w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i w produkcji biodegradowalnych polimerów, pozostaje związkiem o dużym znaczeniu aplikacyjnym. Przyjęto założenie, że glicerol pochodzenia rafineryjnego może stanowić użyteczny surowiec do fermentacyjnej produkcji kwasu mlekowego, o ile zostaną dobrane odpowiednie warunki hodowli. Celem pracy była ocena przydatności różnych frakcji glicerolu oraz określenie wpływu ich właściwości na przebieg i efektywność procesu fermentacji, a także dobranie odpowiednich metod analitycznych. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w obecności frakcji nieoczyszczonego glicerolu w pożywce - odnotowuje się prawidłowy rozwój mikroorganizmów i ich zdolność biokonwersji w kwas mlekowy. Najwyższą efektywność uzyskano dla wybranych szczepów z rodzaju Lactobacillus. Zastosowane metody analityczne pozwoliły na wiarygodne oznaczenie kwasu mlekowego, natomiast uproszczony bilans węgla umożliwił porównanie wariantów fermentacji prowadzonych w jednorodnych warunkach. Dynamic development of biodiesel production leads to the generation of substantial amounts of glycerol, which constitutes approx. 20% of the post-reaction fraction. The need for its management encourages the search for solutions consistent with the concept of a circular economy, in which industrial by-products are repurposed as feedstocks for new processes. Literature highlights the growing importance of white biotechnology and use of industrial waste streams as fermentation substrates. Lactic acid (LA), widely applied in the food, pharmaceutical, and biodegradable polymer industries, remains a compound of considerable practical relevance. It was assumed that refinery-derived glycerol may serve as a useful raw material for the fermentative production of LA, provided that appropriate cultivation conditions are selected. The aim of the study was to assess the suitability of different glycerol fractions and to determine how their properties influence the course and efficiency of the fermentation process, as well as to identify appropriate analytical methods. Based on the conducted investigations, it was found that the presence of unpurified glycerol fractions in the medium supports proper microbial growth and enables their bioconversion activity toward LA. The highest efficiency was obtained for selected Lactobacillus strains. Applied analytical methods allowed reliable quantification of LA, while the simplified carbon balance enabled comparison of fermentation variants carried out under uniform cultivation conditions.