Kôra

Začiatok riešenia projektu: 01.07.2015
Koniec riešenia projektu: 30.06.2019
Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Dušan Bakoš, DrSc.
Zástupca spoluriešiteľa: Ing. Igor Šurina, PhD.
Charakter výskumu: Základný výskum
Koordinujúce pracovisko: FCHPT STU v Bratislave
Spoluriešiteľská organizácia: Výskumný ústav papiera a celulózy, a.s.

Anotácia projektu

Situáciu v spracovaní dreva na Slovensku je možné dokumentovať uzneseniami Vlády Slovenskej republiky č. 492 a č. 225 (Národný program využitia potenciálu dreva Slovenskej republiky). Z materiálov vyplýva konštatovanie, že drevná surovina sa nevyužíva komplexne a optimálne. Projekt je preto zameraný na komplexné využitie potenciálu stromovej kôry z priemyselných odpadov spracovania surovín z drevárskeho a papierenského priemyslu. V súčasnosti sa stromová kôra na Slovensku využíva len na spaľovanie. Výsledkom riešenia a cieľom projektu je využitie extraktívnych zlúčenín a ich zhodnotenie na získavanie cenných zlúčenín s vysokou pridanou hodnotou. Extrahovaná kôra po takejto úprave rastlinnej suroviny sa použije aj na štúdium prípravy biopalív 2. generácie. Zameranie projektu je vysoko aktuálne – riešenie náhrady fosílnych zdrojov obnoviteľnými. Hlavným cieľom projektu je však štúdium prípravy extraktívnych zlúčenín: 

– spôsobov vhodnej predúpravy kôry, aby sa zabezpečila najlepšia účinnosť extrakcie,

– extrakcie minoritných látok z upravenej kory pomocou superkritickej extrakcie s CO2, mikrovlnnej extrakcie a urýchlenou extrakciou rozpúšťadlami,

– frakcionácia, separácia a identifikácia izolovaných vybraných štruktúr vzhľadom na ich využitie, a využitia ich potenciálu, ktorý je možné aplikovať:

– na modifikáciu estetických vlastností drevín do interiérov a modifikáciu povrchových vlastností drevín pre exteriéry,

– ako zdroja účinných zlúčenín s antioxidačnou aktivitou,

– ako zdroja účinných zlúčenín na biocídnu ochranu drevín proti ich biologickým škodcom,

– na štúdium biologickej aktivity izolovaných zmesí látok a ich frakcií, účinných pri inhibícii proteáz a štúdium proti rakovinnej účinnosti a antioxidačných účinkov,

– na štúdium aktivity izolovaných látok, molekulový modeling a počítačový design nových štruktúrnych modifikácií izolovaných aktívnych látok,

– na štúdium prípravy plynných, tuhých a kvapalných biopalív z extrahovanej kôry.

Ciele projektu

Cieľom projektu je štúdium možností optimálneho zhodnotenia v súčasnosti nevyužívaného potenciálu dreva a najmä stromovej kôry. Z aktuálnej situácie jednoznačne vyplýva konštatovanie, že drevná surovina sa nevyužíva a nespracováva komplexne a optimálne.

Z celkovej hmoty dreva predstavuje kôra približne do 20%. V súčasnosti sa stromová kôra na Slovensku nespracováva optimálne, ale využíva sa jej energetická zložka len na spaľovanie. Projekt je preto zameraný na komplexné využitie potenciálu stromovej kôry (rastlinnej pôdohospodárskej biomasy, najmä odpadovej lesnej), ale tiež kôre z odpadov z priemyselného spracovania rastlinných surovín (napr. z drevárskeho a priemyslu výroby buničiny a papiera), prípadne aj z rýchlorastúcich plodín. Výsledkom riešenia a cieľom projektu je využitie extraktívnych zlúčenín, a ich zhodnotenie za účelom získavania cenných zlúčenín s vysokou pridanou hodnotou, nachádzajúcich sa v týchto materiáloch. Extrahovaná kôra (nevyužiteľný podiel po takejto úprave rastlinnej suroviny) sa následne použije na štúdium (najmä termochemickým spôsobom) prípravy biopalív 2. Generácie (tuhých, kvapalných a plynných). Zameranie projektu je teda vysoko aktuálne – požiadavka riešenia náhrady fosílnych zdrojov obnoviteľnými surovinovými zdrojmi.

Hlavným cieľom projektu je však využitie potenciálu extraktívnych zlúčenín. Podmienkou pre dosiahnutie optimálneho využitia cenných chemických zlúčenín nachádzajúcich sa v kôre je určenie optimálnych spôsobov získavania extraktívnych zlúčenín, respektíve určenie fyzikálno-chemických spôsobov degradácie rastlinných surovín, smerujúcich ku vzniku takýchto zlúčenín. Získané extrakty sa budú následne študovať, aby sa zistili ich parametre, ktoré sa budú dať využiť na splnenie cieľov projektu. Cieľom riešenia projektu je určenie: 

1/ spôsobov vhodnej predúpravy kôry, aby sa zabezpečila najlepšia účinnosť extrakcie,

2/ izolácia (extrakcia) minoritných látok z upravenej kory pomocou superkritickej extrakcie s CO2, mikrovlnnej extrakcie a urýchlenou extrakciou rozpúšťadlami,

3/ frakcionácia, separácia a identifikácia izolovaných vybraných štruktúr vzhľadom na ich využitie,

4/ štúdium využitia izolovaných zlúčenín extraktov na modifikáciu estetických vlastností drevín do interiérov, a štúdium využitia izolovaných frakcií na modifikáciu povrchových vlastností drevín pre exteriéry,

5/ štúdium antioxidačnej aktivity účinných zlúčenín kôry vo vybraných matriciach, a štúdium možností využitia polyfenolických látok z kôry pri stabilizácii potravín,

6/ štúdium využitia izolovaných zlúčenín z kôry na biocídnu ochranu drevín proti ich biologickým škodcom,

7/ testovanie biologickej aktivity zložiek extraktov (atraktanty, antifedanty),

8/ štúdium in vitro biologickej aktivity izolovaných zmesí látok a ich frakcií, účinných pri inhibícii proteáz a štúdium proti rakovinnej účinnosti a antioxidačných účinkov,

9/ štúdium vzťahov štruktúra a aktivita vybraných izolovaných aktívnych látok, chemometria, molekulový modelling a počítačový design nových štruktúrnych modifikácií vybraných izolovaných aktívnych látok, s cieľom vylepšiť ich aktivitu,

10/ štúdium prípravy plynných, tuhých a kvapalných biopalív z extrahovanej kôry.

Výstupy projektu

https://www.researchgate.net/project/Complex-utilization-of-bark-extractives