Published September 10, 2021
| Version v1
Publication
Open
Efficient isolation of keratin from protein rich waste biomass: A practical approach to minimize environmental impact and valorize waste biomass
Creators
- 1. Central Salt and Marine Chemicals Research Institute
Description
Abstract Among protein-containing biomass waste, waste animal wool, poultry feather, and human hair are considered as one of the most important renewable sources of keratin. Although waste animal wool (WAW) and human hair (WHH) are used for the production of number of products but the substantial quantity of short fibers not suitable for spinning and being unusable is thrown as waste resulting considerable environmental problem in terms of their accumulation in water bodies resulting water clogging and other related problems. Similarly, poultry waste especially the waste chicken feathers (WCF) is dumped or burnt, or used as low value fertilizer in certain applications. To extract more value-added products such as keratin from such wastes, herein suitability of an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide known as tetramethylammonium hydroxide (25% w/w TMAOH in water) to solubilize these protein wastes and to extract keratin from them was investigated. The solvent could solubilized ca . 39–44% w/w of WAW, 19–25% of WHH, and 55–60% of WCF. Crude keratin with ca 19–20%, 35–37%, and 69–74% were isolated from WAW, WHH, and WCF respectively. The chemical and structural stability of keratin thus isolated was established. The recovered TMAOH, insoluble WAW and WCF were found to be nontoxic to soil microbes. The recovered TMAOH thus generated after isolation of keratin was used for green gram ( Vigna radiata ) seed treatment and a substantial increase in the height (4–12%) and weight (9–58%) of the plants were observed. Treating biomass waste as a source of high value compounds may minimize environmental impact by reducing the waste load.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
من بين نفايات الكتلة الحيوية التي تحتوي على البروتين، يعتبر نفايات الصوف الحيواني وريش الدواجن والشعر البشري أحد أهم المصادر المتجددة للكيراتين. على الرغم من أن نفايات الصوف الحيواني (WAW) والشعر البشري (WHH) تستخدم لإنتاج عدد من المنتجات، إلا أن الكمية الكبيرة من الألياف القصيرة غير المناسبة للغزل وغير الصالحة للاستخدام يتم طرحها كنفايات تؤدي إلى مشكلة بيئية كبيرة من حيث تراكمها في المسطحات المائية مما يؤدي إلى انسداد المياه والمشاكل الأخرى ذات الصلة. وبالمثل، يتم إلقاء أو حرق نفايات الدواجن وخاصة نفايات ريش الدجاج، أو استخدامها كسماد منخفض القيمة في بعض التطبيقات. لاستخراج المزيد من المنتجات ذات القيمة المضافة مثل الكيراتين من هذه النفايات، تم هنا التحقق من ملاءمة محلول مائي من هيدروكسيد الأمونيوم الرباعي المعروف باسم هيدروكسيد رباعي ميثيل أمونيوم (25 ٪ وزن/وزن TMAOH في الماء) لإذابة نفايات البروتين هذه واستخراج الكيراتين منها. يمكن أن يذوب المذيب حوالي 39-44 ٪ وزن/وزن من WAW، و 19-25 ٪ من WHH، و 55-60 ٪ من WCF. تم عزل الكيراتين الخام بنسبة 19-20 ٪، 35-37 ٪، و 69-74 ٪ من WAW و WHH و WCF على التوالي. تم تأسيس الاستقرار الكيميائي والهيكلي للكيراتين المعزول على هذا النحو. تم العثور على TMAOH المستردة و WAW غير القابلة للذوبان و WCF غير سامة لميكروبات التربة. وهكذا تم استخدام TMAOH المستعاد الذي تم إنشاؤه بعد عزل الكيراتين لمعالجة بذور الجرام الأخضر ( Vigna radiata ) ولوحظت زيادة كبيرة في الارتفاع (4-12 ٪) والوزن (9-58 ٪) من النباتات. قد تؤدي معالجة نفايات الكتلة الحيوية كمصدر للمركبات عالية القيمة إلى تقليل التأثير البيئي عن طريق تقليل حمل النفايات.Translated Description (French)
Résumé Parmi les déchets de biomasse contenant des protéines, les déchets de laine animale, de plumes de volaille et de poils humains sont considérés comme l'une des plus importantes sources renouvelables de kératine. Bien que les déchets de laine animale (WAW) et de poils humains (WHH) soient utilisés pour la production d'un certain nombre de produits, la quantité substantielle de fibres courtes non adaptées à la filature et inutilisables est jetée comme déchets, ce qui entraîne un problème environnemental considérable en termes d'accumulation dans les plans d'eau, ce qui entraîne un colmatage de l'eau et d'autres problèmes connexes. De même, les déchets de volaille, en particulier les déchets de plumes de poulet (WCF), sont déversés ou brûlés, ou utilisés comme engrais de faible valeur dans certaines applications. Pour extraire plus de produits à valeur ajoutée tels que la kératine de ces déchets, l'aptitude d'une solution aqueuse d'hydroxyde d'ammonium quaternaire connue sous le nom d'hydroxyde de tétraméthylammonium (25% p/p de TMAOH dans l'eau) à solubiliser ces déchets protéiques et à en extraire la kératine a été étudiée. Le solvant pourrait solubiliser environ 39 à 44 % p/p de WAW, 19 à 25 % de WHH et 55 à 60 % de WCF. La kératine brute avec environ 19–20%, 35–37% et 69–74% ont été isolées de WAW, WHH et WCF respectivement. La stabilité chimique et structurale de la kératine ainsi isolée a été établie. Le TMAOH récupéré, le WAW insoluble et le WCF se sont révélés non toxiques pour les microbes du sol. Le TMAOH récupéré ainsi généré après isolement de la kératine a été utilisé pour le traitement des graines de gramme vert ( Vigna radiata ) et une augmentation substantielle de la hauteur (4–12%) et du poids (9-58%) des plantes a été observée. Le traitement des déchets de biomasse comme source de composés de grande valeur peut minimiser l'impact environnemental en réduisant la charge de déchets.Translated Description (Spanish)
Resumen Entre los desechos de biomasa que contienen proteínas, los desechos de lana animal, plumas de aves de corral y cabello humano se consideran una de las fuentes renovables más importantes de queratina. Aunque la lana animal de desecho (WAW) y el cabello humano (WHH) se utilizan para la producción de una serie de productos, la cantidad sustancial de fibras cortas no aptas para el hilado y no utilizables se arroja como desecho, lo que resulta en un problema ambiental considerable en términos de su acumulación en cuerpos de agua, lo que resulta en la obstrucción del agua y otros problemas relacionados. Del mismo modo, los desechos de aves de corral, especialmente los desechos de plumas de pollo (WCF), se vierten o queman, o se utilizan como fertilizantes de bajo valor en ciertas aplicaciones. Para extraer más productos de valor agregado, como la queratina, de dichos desechos, se investigó la idoneidad de una solución acuosa de hidróxido de amonio cuaternario conocida como hidróxido de tetrametilamonio (25% p/p de TMAOH en agua) para solubilizar estos desechos de proteínas y extraer queratina de ellos. El solvente podría solubilizar aproximadamente 39–44% p/p de WAW, 19–25% de WHH y 55–60% de WCF. La queratina bruta con aproximadamente 19–20%, 35–37% y 69–74% se aisló de WAW, WHH y WCF, respectivamente. Se estableció la estabilidad química y estructural de la queratina así aislada. Se encontró que el TMAOH recuperado, el WAW insoluble y el WCF no eran tóxicos para los microbios del suelo. El TMAOH recuperado así generado después del aislamiento de la queratina se utilizó para el tratamiento de semillas de gramo verde ( Vigna radiata ) y se observó un aumento sustancial en la altura (4–12%) y el peso (9-58%) de las plantas. El tratamiento de los residuos de biomasa como fuente de compuestos de alto valor puede minimizar el impacto ambiental al reducir la carga de residuos.Files
latest.pdf.pdf
Files
(699.7 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:2ab4e2a573c2f5de41e48f83474eee6d
|
699.7 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- العزل الفعال للكيراتين من الكتلة الحيوية للنفايات الغنية بالبروتين: نهج عملي لتقليل التأثير البيئي وتثمين الكتلة الحيوية للنفايات
- Translated title (French)
- Isolement efficace de la kératine à partir de la biomasse de déchets riches en protéines : une approche pratique pour minimiser l'impact environnemental et valoriser la biomasse de déchets
- Translated title (Spanish)
- Aislamiento eficiente de queratina a partir de biomasa residual rica en proteínas: un enfoque práctico para minimizar el impacto ambiental y valorizar la biomasa residual
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3200367367
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-889945/v1