Extraction of a fungal biopolymer with application in biobased binders
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Extraktion av en svampbiopolymer med applicering i biobaserade bindemedel (Swedish)
Abstract [sv]
Med en växande världsbefolkning ökar efterfrågan på varor och tjänster som tekniska textilier. En underkategori av tekniska textilier är fiberduk med tillämpningar inom t.ex. medicin- eller fordonssektorn. De innehåller 10-40 viktprocent bindemedel som binder samman fibrerna och tillför funktionella egenskaper som mjukhet eller hydrofobicitet. Konventionella bindemedel innehåller syntetiska polymerer, dvs. plast, som utgör en belastning för avfallshanteringssystemet med 42 miljoner ton plastavfall per år som enbart orsakas av textilindustrin. Därför är det viktigt att ersätta syntetiska polymerer i bindemedel med biologiskt nedbrytbara polymerer. Utvinningen av en sådan biopolymer undersöktes inom ramen för detta projekt. En biopolymer av intresse (BoI) har extraherats från två svampbiomassor för att producera ett biobaserat bindemedel. Därför har en ny extraktionsprocess utformats med hjälp av ultraljud för omvandling av biomassan till BoI. Biomassorna, A. niger och en okänd art, härstammar från industriella avfallsströmmar från den kemiska industrin och livsmedelsindustrin. Den miljövänliga extraktionen resulterade i 12 vikt-% BoI med 84,7 % kemisk omvandlingsgrad för A. niger och ett obestämt utbyte med 77,8 % kemisk omvandlingsgrad för den okända svampen. Biomassan och det slutliga extraktet undersöktes med avseende på makromolekylär sammansättning genom Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) och sammansättning av sockerarter genom högpresterande anjonbyteskromatografi (HPAEC). Trots att FTIR-analysen visade på stor likhet mellan de slutliga extrakten och kommersiell BoI, uppvisade extrakten inte den förväntade lösligheten. Följaktligen kunde ingen biobinder produceras med den nyligen extraherade BoI. Ytterligare undersökningar behövs för att öka BoI-utbytet och samtidigt avlägsna kvarvarande föroreningar.
Abstract [en]
With a growing world population, the demand in goods and services like technical textiles is increasing. A subcategory of technical textiles are non-wovens with applications in e.g. the medical or automotive sector. They contain 10-40 wt% binder which link the fibres together and add functional properties such as softness or hydrophobicity. Conventional binders contain synthetic polymers, meaning plastics, which represents a burden on the waste management system with 42 million tons of annual plastic waste solely caused by the textile industry. That is why it is important to replace synthetic polymers in binders by biodegradable polymers. The extraction of such a biopolymer was investigated in the scope of this project. A biopolymer of interest (BoI) has been extracted from two fungal biomasses to produce a biobased binder. Therefore, a novel extraction process has been designed using ultrasonication for the conversion of the biomass into the BoI. The biomasses, A. niger and an unknown species, originated from industrial waste streams of the chemical and food industry. The environmentally friendly extraction resulted in 12 wt% BoI with 84.7 % degree of chemical conversion for A. niger and an undetermined yield with 77.8 % degree of chemical conversion for the unknown fungi. The biomass as well as the final extract were scrutinised in terms of macromolecular composition via Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and composition of sugars via highperformance anion-exchange chromatography (HPAEC). Despite the FTIR analysis revealing high similarity between final extracts and commercial BoI, the extracts did not show the expected solubility. Consequently, no biobinder could be produced with the newly extracted BoI. Further investigation is needed to increase the BoI yield while removing remaining impurities.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2024:034
Keywords [en]
Biobinder, Biopolymer, Fungal extraction, Industrial by-products, Ultrasonication
Keywords [sv]
biobaserat bindemedel, biopolymer, extraction av svamp, indutriella biprodukter, unltrasonikering
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-346294OAI: oai:DiVA.org:kth-346294DiVA, id: diva2:1857168
External cooperation
OrganoClick AB
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2024-05-132024-05-13