مقدمه
صنعت آبجوسازی در جهان سالانه حجم عظیمی از پسماند دانه جو (Brewery’s Spent Grain یا BSG) تولید میکند که حدود ۸۵٪ از کل پسماندهای این صنعت را تشکیل میدهد. تاکنون بیشتر این پسماند به خوراک دام تبدیل میشد، اما تحقیقات جدید نشان میدهد که BSG پتانسیل بالایی برای تولید مواد باارزشتر دارد. بر اساس مقالهای که در ژوئن ۲۰۲۵ در مجله Recycling منتشر شده است (DOI: 10.3390/recycling10040124)، محققان ایتالیایی روشهای مختلفی برای بهینهسازی بازیابی این پسماند ارائه دادهاند که میتواند الگویی برای صنایع داخلی ایران باشد.
فهرست مطالب
- ترکیب شیمیایی و اهمیت BSG
- تولید مواد زیستکامپوزیت
- استخراج مولکولهای باارزش
- هضم بیهوازی و تولید بیوگاز
- کمپوست نهایی
- خلاصه و نتیجهگیری
- سوالات متداول
ترکیب شیمیایی و اهمیت BSG
دانههای جو مصرفشده در فرآیند آبجوسازی حاوی مقادیر قابل توجهی فیبر (حدود ۵۰٪)، پروتئین (حدود ۲۰٪) و لیگنین (حدود ۱۵٪) هستند. این ترکیب غنی، BSG را به یک ماده اولیه ایدهآل برای فرآیندهای زیستی و تولید مواد جدید تبدیل میکند. در ایران با وجود رشد صنعت آبجوسازی (تولید آبجو بدون الکل)، حجم قابل توجهی از این پسماند تولید میشود که اغلب بدون استفاده میماند. با بهکارگیری روشهای مدرن میتوان از این پسماند محصولاتی با ارزش افزوده بالا تولید کرد.
تولید مواد زیستکامپوزیت
یکی از جذابترین کاربردهای BSG، استفاده به عنوان پرکننده در ماتریسهای پلیمری زیستتخریبپذیر مانند PHB (پلیهیدروکسیبوتیرات) است. محققان در این مطالعه، BSG را بدون پیشفرآوری با PHB مخلوط کردند و نمونههایی با غلظتهای مختلف (۱۰٪، ۲۰٪ و ۳۰٪ وزنی) تهیه نمودند. نتایج نشان داد که افزودن BSG تا ۲۰٪ باعث بهبود خواص مکانیکی مانند مدول الاستیک میشود، هرچند استحکام کششی کاهش مییابد. مهمتر اینکه آزمایشهای زیستتخریبپذیری نشان داد که نمونههای حاوی BSG در مدت ۶۰ روز تا ۴۰٪ سریعتر از PHB خالص تخریب میشوند. این ویژگی برای کاربردهای بستهبندی و کشاورزی بسیار حائز اهمیت است. اگر به دنبال اجرای پروژههای مشابه در زمینه تولید مواد زیستکامپوزیت هستید، میتوانید با گروه توسعه فناوری مواد خط به آدرس khatgroup.ir تماس بگیرید.
استخراج مولکولهای باارزش
قبل از استفاده از BSG در فرآیندهای انرژیزایی، میتوان مولکولهای باارزشی مانند هیدرولیزات پروتئینی و لیگنین را استخراج کرد. در این تحقیق، از روشهای حلال یونی (Ionic Liquids) برای استخراج لیگنین استفاده شد که بازدهی بالایی داشت. همچنین هیدرولیز آنزیمی برای تولید پپتیدهای زیستفعال با خواص آنتیاکسیدانی انجام گرفت. این محصولات میتوانند در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی-بهداشتی کاربرد داشته باشند. جدول زیر خلاصهای از بازده استخراج را نشان میدهد:
| نوع محصول | روش استخراج | بازده (٪) |
|---|---|---|
| لیگنین | حلال یونی (1-ethyl-3-methylimidazolium acetate) | ۷۲٪ |
| هیدرولیزات پروتئینی | هیدرولیز آنزیمی با Alcalase | ۶۵٪ (بر حسب پروتئین) |
هضم بیهوازی و تولید بیوگاز
پس از استخراج مولکولهای باارزش، پسماند باقیمانده برای تولید بیوگاز استفاده شد. محققان از فرآیند هضم بیهوازی مشترک (Co-digestion) با سایر پسماندهای کشاورزی-صنعتی مانند تفاله چغندر و پوست سیبزمینی استفاده کردند. نتایج نشان داد که مخلوط BSG با تفاله چغندر (نسبت ۱:۱) بیشترین تولید متان (۳۸۰ میلیلیتر به ازای هر گرم ماده آلی) را دارد که ۳۰٪ بیشتر از BSG خالص است. این افزایش به دلیل تعادل بهتر کربن به نیتروژن (C/N) در مخلوط است که برای فعالیت میکروارگانیسمهای متانوژن بهینه است.
کمپوست نهایی
دیژست حاصل از هضم بیهوازی (Digestate) به عنوان کود آلی با کیفیت بالا استفاده شد. فرآیند کمپوست کردن این دیژست به مدت ۴۰ روز انجام گرفت و محصول نهایی حاوی مقادیر بالای نیتروژن (۳.۵٪)، فسفر (۱.۲٪) و پتاسیم (۲.۱٪) بود که میتواند به عنوان کود در کشاورزی ارگانیک استفاده شود. این رویکرد چرخه کامل بازیابی پسماند را تکمیل میکند و هیچ مادهای دور ریخته نمیشود.
خلاصه و نتیجهگیری
این تحقیق نشان میدهد که پسماند دانه جو (BSG) پتانسیل بالایی برای تبدیل به محصولات باارزش دارد. رویکرد پیشنهادی شامل سه مرحله اصلی است: استخراج مولکولهای باارزش (پروتئین و لیگنین)، تولید بیوگاز از طریق هضم بیهوازی مشترک، و نهایتاً کمپوست کردن دیژست. همچنین استفاده مستقیم BSG در تولید مواد زیستکامپوزیت با PHB نیز نتایج امیدوارکنندهای داشت. این روشها میتوانند در صنایع داخلی ایران که با مشکل مدیریت پسماند مواجه هستند، پیادهسازی شوند. برای اطلاعات بیشتر و اجرای پروژههای مشابه، به وبسایت گروه توسعه فناوری مواد خط (khatgroup.ir) مراجعه کنید.
سوالات متداول
آیا میتوان از BSG بدون پیشفرآوری در تولید زیستکامپوزیت استفاده کرد؟
بله، در این مطالعه از BSG بدون پیشفرآوری استفاده شد و نتایج خوبی به دست آمد. با این حال، پیشفرآوری مانند خشککردن و آسیاب کردن میتواند یکنواختی اختلاط را بهبود بخشد.
بازده تولید بیوگاز از BSG چقدر است؟
با هضم بیهوازی مشترک BSG و تفاله چغندر (نسبت ۱:۱)، تولید متان به ۳۸۰ میلیلیتر به ازای هر گرم ماده آلی رسید که ۳۰٪ بیشتر از BSG خالص است.
آیا استخراج لیگنین با حلال یونی مقرونبهصرفه است؟
حلالهای یونی گران هستند، اما میتوان آنها را بازیابی و دوباره استفاده کرد. تحقیقات برای کاهش هزینهها ادامه دارد.
چه کاربردهایی برای هیدرولیزات پروتئینی BSG وجود دارد؟
این هیدرولیزات دارای خواص آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی هستند و میتوانند در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده شوند.
آیا این روشها در ایران قابل اجرا هستند؟
بله، با توجه به وجود صنایع آبجوسازی و کشاورزی در ایران، پیادهسازی این روشها با همکاری شرکتهای دانشبنیان مانند گروه خط امکانپذیر است.
درباره منبع
این مقاله بر اساس تحقیقات گروهی از محققان دانشگاههای پروجا و تورین ایتالیا به سرپرستی Jessica Di Mario و همکارانش تهیه شده است. تاریخ انتشار: ۲۱ ژوئن ۲۰۲۵. برای مطالعه متن کامل مقاله به لینک زیر مراجعه کنید.
