Nella produzione di aminoacidi, sono essenziali elevati standard di purezza.

DESOTEC ha una vasta esperienza di lavoro con i clienti del settore chimico, trovando le migliori soluzioni di purificazione possibili per ogni applicazione unica.

Il mercato e i driver

Gli aminoacidi sono usati nei mangimi, negli alimenti e nei mercati farmaceutici, sanitari e cosmetici. Il settore alimentare sta prendendo il posto dell'alimentazione animale come il mercato più grande.

Per i mangimi, gli additivi aminoacidici riducono i costi, migliorano l'efficienza e aumentano la crescita degli animali. L-lisina, DL-metionina, L-treonina e L-triptofano sono comunemente usati in questo settore. 

Per il cibo, sono usati come conservanti o esaltatori di sapore. Possono anche essere aggiunti per garantire un apporto sufficiente di aminoacidi essenziali, che il corpo umano non può produrre da solo. L'acido L-glutammico, l'acido L-aspartico, la L-fenilalanina sono ampiamente utilizzati.

Nella sanità, sono usati per trattare i disturbi del sonno e i problemi digestivi, o come precursori di una serie di altri farmaci. In cosmetica, si trovano nelle creme idratanti. 

Il mercato globale degli aminoacidi è stato valutato tra 21 e 25 miliardi di euro nel 2020, con un tasso di crescita annuale previsto del 5-7%. 

Circa 8 milioni di tonnellate di aminoacidi sono prodotti annualmente. L'acido L-glutammico non essenziale (usato per condimenti alimentari e come additivo per mangimi) e la L-lisina essenziale (usata come additivo per mangimi e come integratore alimentare) hanno i maggiori volumi di produzione. 
 

Produzione di aminoacidi

Ci sono diversi modi per produrre aminoacidi. I processi biotecnologici, vale a dire la fermentazione e la catalisi enzimatica, stanno crescendo in importanza, mentre l'estrazione e la sintesi chimica stanno calando. 

Per la produzione di aminoacidi tramite fermentazione, i sottoprodotti agricoli sono generalmente usati come materia prima. Piante come la soia, il grano, il mais, la patata e il pisello, lavorati usando la biotecnologia, rappresentano la maggior parte delle entrate globali. Tra gli aminoacidi più comuni, L-glutammato e L-lisina sono generalmente prodotti attraverso la fermentazione di materie prime di origine vegetale. 

Per gli aminoacidi tramite estrazione, le fonti animali sono le più comuni. La cisteina e la tirosina sono prodotte in questo modo. 

La DL-metionina è ancora principalmente a base di petrolio e di solito prodotta tramite sintesi chimica. 
 

Sfide di purificazione

Chiaramente, visti i settori interessati, è fondamentale che gli aminoacidi soddisfino standard di purezza e qualità molto elevati. 

Le impurità più comuni che richiedono un trattamento sono molecole organiche di azoto, rilevate come colore e misurate dalla trasmissione UV. Possono essere causate da variazioni nella materia prima o nei parametri di processo.

La purificazione può anche essere necessaria per: 
●    Migliorare il processo di cristallizzazione
●    Migliorare i rendimenti riducendo le perdite
●    Rimuovere i composti tossici o schiumogeni prima della fermentazione
●    Migliorare il processo di fermentazione.
 

Tecnologie di purificazione

Il carbone attivo può essere usato per rimuovere le molecole indesiderate dagli aminoacidi, durante la produzione e/o come fase di lucidatura. Esistono due forme: in polvere (PAC) e granulare (GAC).

Il PAC viene aggiunto a lotti di soluzione di aminoacidi per adsorbire i contaminanti e poi viene filtrato. Tuttavia, il PAC non può essere riattivato e quindi crea un flusso di rifiuti. Inoltre, il consumo è di solito due-tre volte superiore a quello del carbone attivo granulare (GAC).

Pertanto, il passaggio a un processo continuo utilizzando GAC può avere senso per i clienti. Il GAC è contenuto in unità di filtraggio e rimuove le impurità attraverso l'adsorbimento sul letto del filtro. Una volta saturo, il carbone può di solito essere riattivato, migliorando la sua economicità e sostenibilità.

Tuttavia, i produttori di aminoacidi hanno standard elevati in termini di qualità del prodotto e preferiscono riutilizzare il proprio carbone riattivato invece di partecipare a un pool generale. Per i grandi clienti, possiamo offrire servizi di riattivazione dedicati, fornendo l'uso esclusivo e il riutilizzo del proprio carbone attivo.

La filtrazione a carbone attivo può anche trattare le emissioni in aria e le acque reflue provenienti dal processo di produzione degli aminoacidi.

Casi di studio: Purificazione degli aminoacidi in pratica

Abbiamo una partnership a lungo termine con un grande produttore europeo di un aminoacido essenziale. Il suo prodotto contiene ancora molecole che gli danno un colore leggero e altre impurità che riducono la qualità. Ci sono più filtri in serie sul sito per trattare il flusso di 20 - 40 m³/h. Per ottenere una purificazione ottimale, il processo viene effettuato a una temperatura più elevata e a un pH basso. 

Stiamo collaborando con diversi altri produttori di aminoacidi in Europa. Uno di questi è Evonik, che è il più grande produttore globale di metionina. La soluzione di metionina viene trattata in filtri GAC per aumentare la trasmittanza UV e rimuovere i componenti laterali. Nelle prove di produzione ad Anversa, i carboni attivi granulari (GAC) rinnovabili di Desotec hanno sostituito i GAC a base di carbone, mantenendo un'eccellente performance. Il passaggio al GAC rinnovabile è stato completato con successo senza alcun calo di prestazioni. I test di laboratorio hanno mostrato ulteriormente la fattibilità della riattivazione del GAC, che sarà presto realizzata e aggiungerà ulteriori vantaggi economici.

Per quanto riguarda l'impronta di CO₂ e (CO₂ equivalente) di questa fase di produzione, il consumo inferiore, l'impronta di CO₂ molto piccola del carbone attivo rinnovabile stesso e la possibilità di riattivare il carbone attivo portano a una notevole riduzione delle emissioni di CO₂ equivalente per tonnellata di prodotto. Per esempio, la sostituzione di un carbone attivo a base fossile con un carbone attivo rinnovabile dello stesso standard può ridurre l'impronta di CO₂ e di oltre il 90% per il carbone vergine e di circa il 70% per il carbone attivo riattivato.
 

I vantaggi delle soluzioni DESOTEC

DESOTEC ha una vasta esperienza nella progettazione e implementazione di soluzioni basate su PAC e GAC per l'uso nella produzione di aminoacidi. Siamo consapevoli che ogni azienda del settore chimico ha esigenze precise e uniche.

Prima di implementare una soluzione su larga scala, effettuiamo ampi test di laboratorio e prove in situ per accertare il grado ottimale di carbone e la configurazione del filtro. Se, dopo i test, non crediamo che la nostra soluzione sia quella ottimale, lo faremo sapere al cliente. Siamo continuamente alla ricerca e allo sviluppo di modi per migliorare i prodotti e i servizi che offriamo ai clienti.

Lavoriamo a stretto contatto con i clienti per mantenere controlli di altissima qualità. La nostra esperienza ci permette di risolvere i problemi e rintracciare la causa principale di qualsiasi problema che dovesse sorgere.

I nostri filtri sono mobili e forniti su una base di noleggio mensile, rendendoli una soluzione flessibile per molti clienti del settore chimico. 

Anche l'uso di carbone attivo riattivato e rinnovabile nei filtri mobili è considerato sostenibile, specialmente per la produzione di aminoacidi a base vegetale. L'impronta di CO₂e cradle-to-gate degli aminoacidi di origine vegetale è dell'ordine di 20 kg CO₂e/kg di prodotto. Il consumo di GAC può essere di circa 1kg/100kg di prodotto, quindi rappresenterebbe meno dello 0,1% della CO₂e totale.

Una volta che il GAC è esaurito, viene trasportato lontano dai siti dei clienti agli impianti DESOTEC in unità di filtraggio chiuse. Questo significa che non c'è bisogno di manipolare il carbone sul posto, mantenendo gli impianti chimici senza polvere e sporcizia.  

Nei forni DESOTEC, i contaminanti vengono completamente distrutti in conformità con la legislazione europea e il carbone viene riattivato. Il processo è continuamente monitorato, in modo che solo il vapore acqueo innocuo esca dai camini.

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