Selle käigus muundati puidutööstuse jäägid suhkruteks, millest mikroorganismide abil toodeti kõrge lisandväärtusega sööda- ja toidulisandeid. Lisaks tehti elutsükli analüüs ja loodi platvorm, mida saab edaspidi rakendada ka teiste kestlike toormete väärindamiseks.

“Projekti eesmärgiks oli näidata, et mittetraditsioonilised pärmid suudavad edukalt tarbida puidusuhkruid ning teisi niinimetatud teise generatsiooni toormeid nagu näiteks toidujäätmed,” ütleb Tallinna Tehnikaülikooli keemia ja biotehnoloogia instituudi professor Petri-Jaan Lahtvee.

Ta lisab, et see on märgiline tulemus, kuna võimaldab arendada biotehnoloogial põhinevaid protsesse inimestele vajalike kemikaalide ja materjalide tootmisel, konkureerimata inimese toiduks kasutatavatele suhkrutele.

Puidujääkidest väärtuslikud suhkrud mikroorganismidele

Puidutööstusest üle jäävad puidulaastud, saepuru ja puidutolm sisaldavad polümeere, tselluloosi ja hemitselluloosi. “Nende hüdrolüüsimisel on võimalik saada suhkrud nagu glükoos ja ksüloos,” selgitab TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi biotehnoloogia spetsialist Kaisa Orgusaar.

“Sellised suhkrud ei sobi koheselt toiduks inimestele, sest sisaldavad puidust ning puidu töötlemisest tulenevalt fenoole ja muud inimesele tarbimiseks mittesobivaid ühendeid, kuid on olemas mikroorganismid, mis selliseid suhkruid meelsasti tarbivad,” kirjeldab Orgusaar. Ta lisab, et nemad kasvatasid puidusuhkrutel mikroorganisme, mis tarbivadki just selliseid suhkruid ning kujundasid need ümber tootma neile huvipakkuvaid toidu ja sööda komponente.

Valgurikkad sööda- ja toidulisandid ning bioetanool

“Meie kasvatasime puidusuhkrutel mikroorganisme, mis sisaldavad rohkelt rasvasid ning mida on võimalik kasutada toitainete ning rasvade asendamiseks näiteks kalasöödas,” kirjeldab Lahtvee.

Lisaks kasutasid nad ka mikroobe etanooli tootmiseks. Etanoolil on keemiatööstuses väga laiad kasutusvaldkonnad alates lahustitest, kütustest, toorainena kemikaalide tootmisel kuni desinfitseerimisvahendina.

“Meie toodetud kalasööda komponente testiti ka partnerettevõtte poolt kalade kasvumudelites ning näidati, et see asendab ideaalselt täna kasutusel olevad valgu ning rasva allikad,” lisab Lahtvee.

Lisaks testiti laboris vastavalt Fibenoli juhistele erinevaid fermentatsiooni strateegiaid ja tooraineid vastavalt, mille põhjal pandi kokku elutsükli analüüsi. 

Biotehnoloogia kui jätkusuutlik alternatiiv traditsioonilistele tootmisprotsessidele

“Protsess omab suurt potentsiaali, kuna alati leidub puidutööstusest või põllumajandusest üle jäänud biomassi, mida ei tasu niisama põletada, vaid selle asemel suhkrutes väärindada,” ütleb Orgusaar.

Ta lisab, et 20. sajand näitas, et me ei saa endiselt globaalselt kasvava rahvastiku ja tarbimise juures olemasolevate tehnoloogiate kursil pikalt jätkata. “Biotehnoloogia tervikuna on 21. sajandil asendamas mitmesuguseid traditsioonilisi ressursimahukaid ja keskkonnale koormavaid, sageli fossiilsetel kütustel põhinevaid, tehnoloogiaid,” kirjeldab Orgusaar.

Universaalne platvorm erinevate toormete väärindamiseks

“Tõepoolest, lisaks puidujäätmetele on suhkruteks võimalik lagundada ka toidujäätmeid ning põllumajanduse kõrvalsaadusi, näiteks seemnekestasid, varsi ja lehti,” ütleb Lahtvee.

Ta lisab, et sõltuvalt toorainest võivad olla suhkrud erinevad ja sisaldada lisaühendeid, kuid üldiselt, kui saadav suhkur on mikroorganismile sobiv, siis see selle peal ka kasvab.

“Platvorm on universaalne, kuna suudame rakke ümber programmeerida ja toota mitmesuguseid ühendeid, alates mahukemikaalidest nagu kütused (bioetanool, terpeenid), kuni peenkemikaalideni (ravimite komponendid) ning toidu ja sööda komponentideni,” kirjeldab ta.

Järgmine samm – toidujäätmete väärindamine

“2022. aastal skaleerisime koostöös Fibenoliga tootmise 3000 liitri tootmismahuni, mida võib pidada demoskaalaks, see on üks aste madalam tööstusskaalast,” ütleb Lahtvee.

Lisaks tegeletakse ülikoolis edasi teiste suure potentsiaaliga toormete – nagu näiteks toidujäätmete – väärindamisega ning demonstreerimisega, et neist on võimalik toota kõrgema väärtusega ühendeid. Kuid lisaks toidule ja loomasöödale tegeletakse teemaga aktiivselt näiteks ka materjalide tootmises ning kestlikes lennukikütustes.

“Samas projektis testitud toiduks sobilike rasvade tootmise osas on tehnoloogia üle võtnud Tallinna Tehnikaülikooli hargettevõte ÄIO, mis optimeerib protsessi juba tehnoloogia valmidusastmel 8,” räägib Lahtvee.

Bioinseneeria roll kestlike lahenduste loomisel

“Bioinseneeria pakubki just tänu kohaliku tooraine väärindamisele võimalust kõrge lisandväärtusega toodete loomiseks,” ütleb Lahtvee. Ta kirjeldab, et Eestis on olemas rohkesti lignotselluloosset biomassi puidu, heintaimede, teraviljade seemnekestade jms näol, mida saab rakendada. 

“Oleme seda potentsiaali märganud ja plaanime tulevikus kindlasti selles vallas tööd jätkata, luues kõrge läbilaskevõimega ning digitaliseeritud platvorme uute ja kasulike ensüümide ning rakkude loomisel. Seda teeme hetkel läbi Tartu Ülikooli ning Taani Tehnikaülikooli koostöös läbiviidava Euroopa Horisondi projektis,” rõõmustab Lahtvee.

Järgmine samm: uuritakse, kuidas pärm elab kosmoses?

“Koostöö Fibenoliga oli meie jaoks edukas ettevõtete ja akadeemia vahelise koostöö rajaja ning näeme seda kindlasti tulevikus jätkumas,” ütleb Lahtvee.

Ta lisab, et ettevõtlusega koostöö tutvustab tööstuse jaoks olulisi reaalseid probleeme ning annab ülevaate, kuidas saame oma teadusavastusi parimal moel kommertsialiseerida. “Samuti andis antud koostöö meil võimaluse esmakordselt kasutada tööstus-skaalal biotehnoloogilisi tootmisprotsesse ning pakkuda toodetud materjali testimistel, mis andsid ka meile kindlustunde, et meie toodetud tehnoloogiatel on tulevikus tööstuslikult kasutatavad.”

Mõlemad kinnitavad, et alati ollakse avatud ettevõtluskoostööle ning juba ongi käimas uus koostöö näiteks iduettevõttega Litegrav, kelle jaoks uuritakse, kuidas pärmirakud tulevad toime simuleeritud mikrogravitatsiooni keskkonnaga – ehk teisisõnu, kuidas võiks neile mõjuda kosmoses olev keskkond.

Bioinseneeria on osa igapäevaelust

“Bioinseneeria võib esmapilgul tõesti tunduda justkui midagi abstraktset ja kauget, kuid tegelikult kasutame bioinseneeria edulugusid juba igapäevaselt,” ütleb Orgusaar

Näiteks on asendatud juustu tootmiseks vajaminev vasikate maost saadav ensüüm laap mikrobioloogilisega, niisamuti nagu mikroorganismid toodavad meile ravimeid, mille üheks näiteks on insuliin.

“Tulevikus näeme veelgi enam ressursimahukaid tehnoloogiad asendumas biopõhiste ja jätkusuutlike bioinseneerial põhinevate lahendustega. Kuna tehnoloogia on muutumas odavamaks, saame nüüd asendada ka sellised tooted, mida on vaja suurtes kogustes, näiteks kütused ning toidu ja keemiatööstuse komponendid,” ütleb Lahtvee.

Kui ka Sina soovid saada reaalseid teadmisi, et luua reaalseid asju, siis esita avaldus Taltechi hiljemalt 3. juuli keskpäevaks: taltech.ee/reaalne

Artikkel ilmus 11. juunil 2025 portaalis digi.geenius.ee