Purificazione degli amminoacidi con carbone attivo
Nella produzione di aminoacidi, sono essenziali elevati standard di purezza. DESOTEC ha una vasta esperienza di collaborazione con i clienti del settore chimico, trovando le migliori soluzioni di purificazione possibili per ogni singola applicazione.
Mercato e fattori trainanti
Gli aminoacidi sono utilizzati nei mercati dei mangimi, degli alimenti, della farmaceutica, della sanità e della cosmetica. Il settore alimentare sta prendendo il posto dei mangimi come mercato principale.
Per quanto riguarda i mangimi, gli additivi aminoacidici riducono i costi, migliorano l'efficienza e incrementano la crescita degli animali. L-lisina, DL-metionina, L-treonina e L-triptofano sono comunemente utilizzati in questo settore.
Per gli alimenti, vengono utilizzati come conservanti o esaltatori di sapidità. Possono anche essere aggiunti per garantire un apporto sufficiente di aminoacidi essenziali, che il corpo umano non è in grado di produrre autonomamente. L'acido L-glutammico, l'acido L-aspartico e la L-fenilalanina sono ampiamente utilizzati.
In campo sanitario, sono utilizzati per trattare i disturbi del sonno e i problemi digestivi, o come precursori di una serie di altri farmaci. In cosmetica, sono presenti nelle creme idratanti.
Il mercato globale degli aminoacidi è stato valutato tra i 21 e i 25 miliardi di euro nel 2020, con un tasso di crescita annuale previsto del 5-7%.
Ogni anno vengono prodotti circa 8 milioni di tonnellate di aminoacidi. L'acido L-glutammico non essenziale (usato per condire gli alimenti 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
Esistono diversi modi per produrre aminoacidi. I processi biotecnologici, in particolare la fermentazione e la catalisi enzimatica, stanno assumendo un'importanza crescente, mentre l'estrazione e la sintesi chimica stanno diminuendo.
Per la produzione di aminoacidi tramite fermentazione, si utilizzano generalmente sottoprodotti agricoli come materia prima. Piante come la soia, il grano, il mais, la patata e il pisello, lavorate con le biotecnologie, rappresentano la maggior parte del fatturato globale. Tra gli aminoacidi più comuni, il L-glutammato e la L-lisina sono generalmente prodotti attraverso la fermentazione di materie prime di origine vegetale.
Per quanto riguarda 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 viene prodotta attraverso la sintesi chimica.
Le sfide della 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 le molecole organiche di azoto, rilevate come colore e misurate con la trasmissione UV. Possono essere causate da variazioni nella materia prima o nei parametri di processo.
La purificazione può essere necessaria anche per:
- migliorare il processo di cristallizzazione
- Migliorare la resa 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 utilizzato 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 ai lotti di soluzione di amminoacidi 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 solitamente due-tre volte superiore a quello del carbone attivo granulare (GAC).
Pertanto, il passaggio a un processo continuo che utilizza il GAC può essere sensato per i clienti. Il GAC è contenuto in unità filtranti e rimuove le impurità attraverso l'adsorbimento sul letto filtrante. Una volta saturo, il carbone può essere solitamente riattivato, migliorando l'efficacia dei costi e la 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 clienti più importanti, possiamo offrire servizi di riattivazione dedicati, che prevedono l'uso esclusivo e il riutilizzo del loro 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: La purificazione degli amminoacidi nella pratica
Abbiamo una collaborazione a lungo termine con un importante produttore europeo di un aminoacido essenziale. Il suo prodotto contiene ancora molecole che gli conferiscono un leggero colore e altre impurità che ne riducono la qualità. In loco sono presenti diversi filtri in serie 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.
Collaboriamo con diversi altri produttori di aminoacidi in Europa. Uno di questi è Evonik, il più grande produttore mondiale di metionina. La soluzione di metionina viene trattata in filtri GAC per aumentare la trasmittanza UV e rimuovere i componenti secondari. Nelle prove di produzione ad Anversa, i carboni attivi granulari (GAC) rinnovabili di Desotec hanno sostituito i GAC a base di carbone, mantenendo prestazioni eccellenti. Il passaggio al GAC rinnovabile è stato completato con successo senza alcun calo di prestazioni. I test di laboratorio hanno dimostrato la fattibilità della riattivazione del GAC, che sarà presto realizzata e aggiungerà ulteriori vantaggi economici.
Per quanto riguarda l'impronta di CO2e (CO2 equivalente) di questa fase di produzione, il minor consumo, l'impronta di CO2 molto ridotta 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. Ad esempio, la sostituzione di un carbone attivo di origine fossile con un carbone attivo rinnovabile dello stesso standard può ridurre l'impronta di CO2e 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 nell'implementazione di soluzioni basate su PAC e GAC da utilizzare nella produzione di amminoacidi. Sappiamo che ogni azienda del settore chimico ha requisiti precisi e unici.
Prima di implementare una soluzione su scala completa, eseguiamo test di laboratorio e prove in situ per accertare il grado ottimale di carbone e la configurazione del filtro. Se, dopo i test, non riteniamo che la nostra soluzione sia quella ottimale, lo comunicheremo al cliente. Ricerchiamo e sviluppiamo continuamente modi per migliorare i prodotti e i servizi che offriamo ai clienti.
Lavoriamo a stretto contatto con i clienti per mantenere controlli di qualità molto elevati. La nostra esperienza ci permette di risolvere i problemi e di rintracciare la causa di qualsiasi problema si verifichi.
I nostri filtri sono mobili e forniti su base mensile a noleggio, il che li rende una soluzione flessibile per molti clienti del settore chimico.
L'uso di carbone attivo riattivato e rinnovabile nei filtri mobili è considerato sostenibile, soprattutto per la produzione di amminoacidi di origine vegetale. L'impronta di CO₂e cradle-to-gate degli aminoacidi di origine vegetale è dell'ordine di 20 kg di CO₂e/kg di prodotto. Il consumo di GAC può essere di circa 1 kg/100 kg di prodotto, quindi rappresenta meno dello 0,1% del CO₂e totale.
Una volta esaurito, il GAC viene trasportato dai siti dei clienti alle strutture DESOTEC in unità di filtraggio chiuse. Ciò significa che non è necessario gestire il carbone in loco, mantenendo gli impianti chimici liberi da polvere e sporcizia.
Nei forni di DESOTEC, i contaminanti vengono completamente distrutti in conformità alla legislazione europea e il carbone viene riattivato. Il processo viene monitorato continuamente, in modo che dai camini esca solo vapore acqueo innocuo.
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Depurazione dell'acqua e dei liquidi
Le nostre soluzioni di filtrazione mobile purificano le acque reflue e sotterranee e garantiscono che i liquidi di processo raggiungano standard di purezza elevati. -
Il nostro servizio unico
Il nostro modello di servizio completo a circuito chiuso è unico quanto le esigenze della tua azienda. Definiremo la giusta configurazione di filtrazione e ricicleremo in sicurezza i rifiuti di filtrazione, facilitando l'ecologia. -
Il vostro viaggio nella sostenibilità
Proprio come a voi, anche a noi sta a cuore proteggere l'aria, l'acqua e il suolo per le generazioni presenti e future. Le nostre soluzioni di filtrazione vi aiutano a rispettare gli standard ambientali, riducendo la vostra impronta di carbonio.