Puidukeemia ja biomassi väärindamise tehnoloogiad

Nimetus
Wood chemistry and biomass valorization technologies
Uurimisrühma juht
Ülevaade
Uurimisrühma tegevused on seotud erinevate taimse biomassi väärindamise tehnoloogiate teadus- ja arendustegevustega. Biomassi bioloogilise väärindamise suund on seotud pinnasebakterite ning nendest pärinevate ensüümide uuringutega ning uuringutega, kus uuritakse mandariini mahla pressijääkide fermetatsioonil sekreteeritavaid ensüüme (nt. Cerrana unicolor) ja ekstremofiilsetest organismidest pärit ensüümide uuringutega, mis osalevad lignotselluloosi lagundamises. Lisaks ensümoloogilistele uuringutele keskendutakse uurimisrühmas ka nende ensüümide struktuuribioloogilisele kirjeldamisele, kasutades valkude röntgenkristallograafiat ja röntgenkiirte väikese nurga hajumist. Uurimisrühm tegeleb ühtlasi uuringutega, mis keskenduvad lignotselluloosse biomassi fraktsioneerimisele ning puidupolümeeride analüütilise keemia metoodikatele ning uute funktsionaalsete materjalide välja arendamisele taimset päritolu polümeeridest.Uurimisrühma töö põhisuunad on seotud tehnoloogiatega, millest võidavad tulu tööstusharud, mis on seotud taastuvenergia sektoriga, paberi putmassi pleegitamisega, bio-tervendamise protsessidega, ligniini ning sekundaarsete biomassivoogude väärindamisega.
The group is involved in a variety of research anddevelopment activities related to the valorizationof plant biomass. The direction of research activities that focus on the biological routes to valorization of biomass deal with soil bacteria andtheir enzymes as well as the study of lignolyticenzymes secreted by fungi (i.e. Cerrena unicolor)when grown on mandarin pomace waste as thegrowth substrate. In addition to that, some of theresearch focuses on enzymes from extremophilicorganisms that are involved in the deconstruction of lignocellulosic biomass. In addition to theenzymological characterization of those enzymes,the laboratory uses X-ray crystallography andsmall angle X-ray scattering methods to studytheir structure-function relationships.The research group is also involved in researchand development activities that are focused onthe development of fractionation and analyticalchemistry technologies of lignocellulosic biomass and on developing novel functional materialsfrom plant-based biopolymers. In the past year,in collaboration with the Agricultural Universityof Georgia, another project started with fundingfrom the Estonian Environmental InvestmentCentre that focuses on the valorization of mandarin pomace wastes.
Võtmesõna
X-ray crystallography
struktuuribioloogia
structural biology
ensümoloogia
enzymology
ratsionaalne biokatalüsaatorite disain
rational design of biocatalysts
biokatalüüs
biocatalysis
Tähtsamad tulemused
2024. a teostati keskonnamikroobide sõeluuring eesmärgiga tuvastada tüved, mis on võimelised tõhusalt modifitseerima erinevaid tehnilisi ligniine või neist pärinevaid aromaatseid ühendeid. Tuvastati kaks tüve, mis sadestavad (polümeriseerivad) Kraft ligniinist pärinevad aromaatseid ühendeid ning tüvi, mis depolümeriseerib hüdrolüüsi ligniini. Ekspresseeriti, kirjeldati ja testiti erinevaid ensüüme, mis osalevad lignotselluloosse biomassi looduslikes lagundamisprotsessides. Puhastati aktiivne ensüüm, mis talub kõrget temperatuuri ning võiks sobida erinevate ligniinide depolümeriseerimiseks ja modifitseerimiseks. Puhastati ning iseloomustati ka ekstremofiilsetest bakteritest pärinevaid polüsahhariidide (tselluloosi) lagundamise seisukohast olulisi ensüüme, mis taluvad nii kõrgemaid pH väärtuseid kui ka temperatuuri.