Etap 1: Oksydacyjne rozpuszczanie hydrotermalne (OHD)
Pierwszym i kluczowym krokiem inżynieryjnym w procesie µBites jest autorska metoda termochemiczna zwana oksydacyjnym rozpuszczaniem hydrotermalnym (ang. Oxidative Hydrothermal Dissolution – OHD). Opracowana przez profesora geologii Kena Andersona technologia pozwala ominąć problem tradycyjnej, energochłonnej depolimeryzacji.
- Surowiec: Odpady z pokonsumenckich butelek PET łączone są z biomasą rolniczą (łodygi i liście kukurydzy).
- Środowisko reakcji: Proces wykorzystuje wyłącznie wodę oraz tlen poddawane działaniu wysokiej temperatury i ciśnienia.
- Efekt: Makrocząsteczki PET oraz trudna do przetworzenia lignoceluloza zostają rozerwane i przekształcone w płynną, bogatą w węgiel zawiesinę (ang. carbon-rich slurry). Powstały substrat jest w pełni przyswajalny dla mikroorganizmów, co eliminuje konieczność stosowania toksycznych rozpuszczalników organicznych.
Etap 2: Biosynteza i programowanie konsorcjów drożdżowych
Właściwy upcycling materiału węglowego odbywa się w bioreaktorach z wykorzystaniem specjalnie zaprogramowanych szczepów drożdży (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardii oraz Rhodosporidium toruloides). Zespół pod kierunkiem profesora Lahiru Jayakody'ego wykorzystał naturalne zdolności metaboliczne mikroorganizmów, modyfikując je za pomocą biologii syntetycznej:
- Metabolizm glikolu etylenowego: Drożdże Rhodosporidium toruloides poddano laboratoryjnej ewolucji adaptacyjnej (ALE), dzięki czemu efektywnie wykorzystują one glikol etylenowy – produkt rozpadu PET – jako główne źródło węgla. Mikroorganizmy te syntetyzują z niego beta-karoten, czyli prekursor witaminy A.
- Ekspresja związków aromatycznych: Zmodyfikowany szczep Saccharomyces cerevisiae przetwarza kwas ferulowy pochodzący z biomasy kukurydzianej bezpośrednio w wanilinę, nadając produktowi końcowemu pożądany zapach i smak.
- Makroskładniki: Pozostałe platformy mikroorganizmów przekształcają roztwór węglowy w czyste proteiny, tłuszcze oraz kwasy organiczne.
Formułowanie produktu końcowego i parametry techniczne
Uzyskana z bioreaktorów biomasa drożdżowa jest oczyszczana, a następnie mieszana ze skrobią, błonnikiem i substancjami słodzącymi. Tak przygotowana masa trafia do ekstrudera drukarki 3D, która formuje gotowe do spożycia ciastka utwardzane mikrofalowo.
Zgodnie z danymi laboratoryjnymi udostępnionymi w Trends in Biotechnology:
- Bezpieczeństwo chemiczne: Niezależne testy laboratoryjne trzeciej strony potwierdziły całkowity brak pozostałości tworzyw sztucznych, metali ciężkich, toksyn, alergenów czy patogenów w produkcie końcowym.
- Analiza sensoryczna: W testach konsumenckich aromat µBites oceniono na 7,33 w 9-stopniowej skali hedonicznej, a sam smak uzyskał notę 6,5/9.
- Skalowalność i koszty: Choć cały proces obejmuje obecnie aż 33 kroki technologiczne, aparatura została zaprojektowana jako mobilna i samowystarczalna. Aktualny koszt produkcji wynosi około 60 USD za kilogram.
Perspektywy dla branży polimerowej
Choć technologia µBites znajduje się w fazie przedkomercyjnej i wymaga dalszych certyfikacji przed wprowadzeniem na rynek masowy, stanowi ona kamień milowy dla zamkniętego obiegu tworzyw sztucznych (Circular Economy). Pokazuje, że łańcuchy węglowe polimerów syntetycznych mogą być bezpiecznie i efektywnie włączane bezpośrednio do biosfery, otwierając zupełnie nowe rynki zbytu i przetwarzania dla branży odpadowej.
