Kunststof maken uit suikers, door middel van anaerobe fermentatie en goedkope koolhydraten. Dat wordt de focus van een nieuw driejarig multidisciplinair project waarin de Rijksuniversiteit Groningen, Hanzehogeschool, Wageningen University & Research, Sanovations, Senbis Polymer Innovations en Bioclear earth gaan samenwerken. Ook Cosun en Teijin Aramid ondersteunen het project financieel.
Het project, voluit ‘Anaerobe fermentatie voor kosteneffectieve productie van biopolymeren in Noord-Nederland’ vindt zijn oorsprong in het onderzoeksrapport Noord4BioNoord4Bio, waarin een aantal jaren geleden vier kansrijke clusters voor de ontwikkeling van Noord-Nederland werden beschreven. Johan Sanders van Sanovations en Em hoogleraar Wageningen Universiteit: “Een van die kansrijke clusters omvatte koolhydraten voor de productie van chemicaliën. Meestal blijven dat soort ideeën liggen, maar door het enthousiasme van Klaas Zijlstra (ASQA) is dit nu opnieuw opgepakt. Hij heeft het op papier gezet op een manier die uitvoerbaar is en verbindt partijen met elkaar, waardoor je ineens een enorme synergie krijgt.”
Klaas Zijlstra (directeur van ASQA): “We zijn begonnen met vaststellen welke polymeren je zou kunnen maken via deze fermentatieve route. Vanuit de input van marktpartijen kwamen we tot een shortlist van chemische structuren (monomeren) die tot kansrijke biopolymeren kunnen leiden met de gewenste eigenschappen. Denk daarbij aan stijfheid/flexibiliteit van de keten, mate van degradeerbaarheid van het polymeer, reactiviteit, thermische stabiliteit. Het vooronderzoek leidde tot een projectplan en subsidieaanvraag, die we in mei 2020 hebben ingediend bij het Samenwerkingsverband Noord-Nederland. Het SNN beoordeelt aanvragen op algemene aspecten van duurzaamheid (Triple-P), maar ook op het gebied van haalbaarheid, kennisontwikkeling, innovatief gehalte, toegankelijkheid voor het MKB, de mate waarin laboratoriumkennis wordt gevaloriseerd richting concrete markttoepassingen, etc. Onze aanvraag behaalde een uitzonderlijk hoge score: 95 van de 100 mogelijke punten en is gehonoreerd met een subsidie van bijna € 1,1 miljoen uit het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en de provincies Groningen en Drenthe.”
Niet eenvoudig
Gert-Jan Euverink (hoogleraar Biotechnologie aan de Rijksuniversiteit Groningen) is naast Sanders betrokken als onderzoeksleider. Hij benadrukt dat het geen eenvoudig project is. “Je moet goedkope suikers maken, anaeroob kunnen fermenteren, verstand hebben van chemie en polymerisatie. Voor die anaerobe fermentatie is nodig dat je nieuwe micro-organismen gaat ontwikkelen. We kijken dus wat vanuit de biologie kan en hoe wij het dichtst mogelijk bij die moleculen kunnen komen die de chemici nodig hebben om de polymeren te maken. Dat maakt dit project uniek. Natuurlijk zijn er ook bacteriën die de polymeren van zichzelf maken, denk aan PHA’s. In dit geval kiezen we een andere route en laten we de bacteriën monomeren maken, die de polymeerchemici aan elkaar rijgen tot een polymeer. Dit lijkt veel meer op het proces om polymelkzuur te maken. Dat toont ook aan dat het kan.”
De ambitie ligt hoog. Sanders: “Onze uitdaging is nu om polyesters te maken met de eigenschappen van polyethyleen. Dan kun je heel efficiënt uit die goedkope suikers veel massa aan polyesters maken en daarmee ook veel massa aan polyethyleen vervangen. Op die manier kun je met een beperkt landbouwareaal toch grote slagen maken om CO2 te besparen; als je een miljoen ton polyester kun maken waarmee je polyethyleen vervangt, bespaar je een kleine 5 miljoen ton CO2 die nu uit fossiele grondstoffen komt. Je doet dat ongeveer met 100.000 hectare bieten, waarmee je een 2 miljoen ton aan suikers maakt.”
Kick-off
“We zijn nu bezig met het voorwerk: bepalen wat voor soort organismen we gaan inzetten, voor welke specifieke building blocks”, zegt Euverink. “Dan moet er nog een samenwerkingsovereenkomst komen. We gaan nieuwe kennis ontwikkelen in dit project en ook daarover moeten we goede afspraken maken. Eventuele patent-inkomsten zullen ook ten goede moeten komen aan de deelnemende partijen.”
“Aan het eind van het project zullen we het proces in ieder geval op 1.000-literschaal aan fermentaties buiten het laboratorium moeten kunnen laten zien, bijvoorbeeld bij ZAP Groningen of in Wageningen, waar we over grote reactoren beschikken. Daarnaast willen we aan het eind een proces hebben ontwikkeld waarbij we het hele jaar door grondstoffen hebben om te fermenteren, zonder afhankelijk te zijn van de seizoenen. We moeten de suikerbieten die nu worden geoogst zodanig stabiliseren dat we er in mei of juni ook nog gebruik van kunnen maken.”
Op dit moment is er ruim voldoende aan koolhydraten beschikbaar in Noord-Nederland en Noord-Duitsland. Sanders: “We proberen echter om niet alleen van de suikerbiet afhankelijk te zijn, want de oogst kan tegenvallen en dan zul je toch andere gewassen moeten gebruiken, denk aan maïs en tarwe. Ook zijn er nog mogelijkheden om grondstoffen van over zee te halen. Dat we alternatieven hebben, helpt om prijsopdrijving te voorkomen als de fabriek er eenmaal staat.”
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met ASQA Subsidies.
Beeld bovenaan: vlnr. Gerard Sanders, Gert-Jan Euverink, Klaas Zijlstra, beeld: Irene Brinkman
Klik hier voor het originele artikel
