Garnalenpeller Telson, polymeerbedrijf Dynaplak en chemie- en farmaciebedrijf Syncom voeren samen met het Harense bedrijf BIONND, de Hanzehogeschool Groningen en de Rijksuniversiteit Groningen een valorisatieproject uit om chitine te winnen uit garnalendoppen.
Tot voor kort werden Noordzeegarnalen handmatig gepeld in Marokko. Hier is een streep doorgezet met de ontwikkeling van een machinale garnalenpelmachine door Telson in Lauwersoog. Noordzeegarnalen worden nu weer in Noord-Nederland verwerkt. Een berg aan pelresten blijft over. Ze kunnen worden gebruikt als bodemverbeteraar, maar eigenlijk is dat kapitaalvernietiging. Deze biomassastroom is namelijk rijk aan chitine – een polysaccharide dat het buitenskelet van de garnalen vormt. ‘En hier zijn chemisch interessante producten van te maken’, zegt André Heeres, Project Leader Subsidies & Strategie bij Syncom en lector bij de Hanzehogeschool Groningen. ‘De dop bestaat uit drie fracties: calciumcarbonaat, eiwit en chitine. Het biopolymeer chitine lijkt wel wat op cellulose. Verschil is dat chitine naast hydroxylgroepen (OH-verbindingen) tevens een N-acetylgroep in de keten heeft. Dat geeft andere eigenschappen. Haal je er de acetylgroep van het amine af, dan krijgt je chitosan. Dat heeft als vrij amine lading en geeft je tevens een redelijk reactieve, functionele groep. Je kunt zowel van chitine als chitsosan allerlei derivaten maken met tal van toepassingen. Je vervangt zo niet alleen petrochemische grondstoffen, maar kunt ook stoffen creëren met nieuwe functionaliteit. Daar kunnen we de industrie voor interesseren.’
10 ton per week
Er komt nu zo’n 10 ton per week vrij aan garnalenschalen. Een derde daarvan is chitine. De hoeveelheid van 3 à 4 ton aan biopolymeren per week is een dusdanig volume dat het interessant wordt om deze biopolymeren te gaan winnen en verwaarden. Verwacht wordt dat de hoeveelheid in de komende jaren nog significant zal toenemen. De Nederlandse Ontwikkelingsmaatschappij (NOM) besloot om een valorisatieproject te starten en benaderde Telson, Dynaplak, Syncom en BIONND, de Hanzehogeschool Groningen en de RUG. Er werd een subsidie toegekend van € 150.000 vanuit het Innovatief Actieprogramma Groningen (IAG). De overige gelden die nodig zijn voor dit project moeten de partijen zelf bijeen schrapen. Hiermee willen ze de vertaalslag maken naar technische en commerciële toepassingen in eigen land.
‘De IAG is medio mei gehonoreerd. We begroten het hele project op € 322.000 euro. Zo’n 55 procent moeten we dus zelf opbrengen. De subsidie krijg je niet zo maar. Die is toegekend vanwege het innovatieve onderzoek en het vernieuwende samenwerkingskarakter. Het gaat er niet alleen om specifiek op dit project te scoren, we versterken ook de samenwerking tussen mkb-bedrijven en kennisinstellingen, zodat we ook in de toekomst meer gaan samenwerken. Dit proberen we in de regio verder uit te breiden.’
Raffinage-unit op Lauwersoog
Over de verwerkingsmogelijkheden van chitine/chitosan en de toepassingen is al veel bekend vanuit Zuid-Oost Azië. Echter, Noordzeegarnalen zijn net even anders van samenstelling dan hun Aziatische soortgenoten. Er is dus nog veel onderzoek nodig, zowel op technisch als commercieel vlak, benadrukt Heeres. ‘Voor het winnen van chitosan uit chitine moeten we bij voorkeur een chemisch-enzymatische opstelling gaan ontwikkelen. Uiteindelijk willen we over drie jaar een raffinage-unit neerzetten in Lauwersoog. Tegelijk moeten we gedegen marktonderzoek doen om te weten waar de kansen liggen voor met name chitosan en -derivaten. Het is wel zo dat er nu al een afzetmarkt bestaat voor chitine en chitosan.’
Zware metalen
Zoals gebruikelijk begint ook dit project klein met labonderzoek en opschaling naar pilotinstallaties. ‘Bij het labschaalonderzoek zijn zowel Telson, wij als Syncom en promovendi van de Hanzehogeschool Groningen betrokken. We moeten allereerst chitine uit de dop krijgen. Met zuur kun je de zouten verwijderen en met base de eiwitten eruit halen. Maar wat zijn nu precies de beste procescondities voor de Noordzeegarnaal? We kijken ook naar enzymatische routes om minder chemie in te hoeven zetten. Hierna gaan we verder met stap 2: de omzetting van chitine naar chitosan. En vervolgens komt stap 3: bestaande en nieuwe derivaten ontwikkelen uit zowel chitine als chitosan.’ Dat kan innovatieve toepassingen opleveren. ‘Denk aan de papierindustrie waar veel kationisch zetmeel wordt gebruikt om de stabilisatie te verbeteren. Hier is chitosan een interessant alternatief, omdat het ook positief geladen kan zijn. Chitosan bindt ook goed metaalionen, je zou er zware metalen uit afvalwater mee kunnen halen.’
Onzekerheden
De opschaling kan bij Syncom en Dynaplak plaatsvinden. ‘We kunnen tot 50 liter een proces ontwikkelen. Dynaplak kan tot honderden liters gaan. Bij de ontwikkeling van de uiteindelijke installatie krijgt de RUG een belangrijke rol. Een aantal studenten gaat zich richten op de raffinage-unit in de regio. Als die succesvol loopt, gaan ze ook naar afnemers van de derivaten kijken.’
Het project heeft nog geen eindgebruiker aan boord. Daar is het nu nog te vroeg voor, er zijn nog te veel onzekerheden, stelt Heeres. ‘We moeten eerst over drie jaar aantonen dat we grootschalig kunnen produceren. De grotere partijen benaderen we pas als de chitine efficiënt uit de garnalen te halen is en de omzetting naar chitosan geoptimaliseerd is.’
Heeres’ lectoraat
André Heeres is één dag per week als lector verbonden aan de Hanzehogeschool Groningen. Daar leidt hij onderzoeksgroepen en probeert financiering voor allerlei onderzoek te verkrijgen. Heeres’ lectoraat focust zich onder andere op het modificeren van biopolymeren uit biomassastromen. In het kader van dit traject zal hij zijn kennis inzetten voor de omzetting van het biopolymeer chitine naar chitosan, verbeterde procedé’s voor bestaande derivaten en de ontwikkeling van nieuwe biopolymeren met unieke eigenschappen.
