Het project maakt gebruik van een multidisciplinaire aanpak op meerdere niveaus (van universiteit tot MBO), met als doel twee volledige circulaire waardeketens te ontwikkelen rondom de biopolymeren cellulose en PHA.
Bijzonder is dat daarbij wordt gestart vanuit de applicatie van de biopolymeer. Vervolgens wordt bekeken welke stappen in de keten nodig zijn om tot het gewenste product en de gewenste toepassing te komen. Welke grondstoffen zijn nodig, hoe worden de biopolymeren vrijgemaakt, op kwaliteit gebracht en gemengd en/of gemodificeerd om toegepast te kunnen worden in een applicatie, of bruikbaar te worden als halffabricaat of grondstof voor de industrie? Ook wordt gekeken naar niet-technisch inhoudelijke aspecten, zoals design, bedrijfseconomie, wetgeving en duurzaamheidsvraagstukken.
Toiletpapier
“Cellulose is vanuit het oogpunt van circulariteit zeer interessant voor allerlei toepassingen, ook in de chemiesector”, zegt André Heeres, lector Biobased Chemie aan de Hanzehogeschool Groningen. “Zo komt er veel restcellulose uit de papierindustrie. Die heeft een te korte vezelstructuur om opnieuw in papier te kunnen worden gebruikt. Ook uit de waterzuivering komt veel cellulose vrij.” Daarbij gaat het om toiletpapier dat uit het riool wordt gevist. Dat lijkt onhygiënisch en tot nu toe werd er weinig mee gedaan. In de circulaire economie zijn dit echter waardevolle grondstoffen.
Naar PHA’s of wel polyhydroxyalkanoaten (door bacteriën gemaakte bioplastics), wordt daarentegen al jaren intensief onderzoek gedaan, door meerdere partijen. Helaas zonder indrukwekkend commercieel succes. Heeres: “Daarvoor zijn twee oorzaken: de productiekosten zijn relatief hoog en de reproduceerbaarheid van het materiaal is te gering. PHA van verschillende fabrikanten is niet uitwisselbaar, omdat de reactiecondities tijdens de productie verschillen. Er zijn namelijk vele parameters van belang: de voeding van de bacteriën, de temperatuur en de eigenschappen van je micro-organismen, bijvoorbeeld. Zij hebben allemaal invloed op de samenstelling van het biopolymeer. Per fabrikant verschilt het molecuulgewicht en de monomeerverhouding. Afnemers willen dat niet; zij willen meerdere leveranciers die dezelfde, constante kwaliteit kunnen leveren tegen een scherpe prijs.”
Afstemming
Initiatiefnemer van het biopolymerenproject is BERNN, voluit Biobased Economy Region Northern Netherlands. Dit is een samenwerkingsverband op biobased gebied van de noordelijke hogescholen, NHL Stenden, Hanzehogeschool en Van Hall Larenstein, en de Rijksuniversiteit Groningen (RUG). “Doelstellingen van BERNN zijn onder meer onderzoeken beter op elkaar afstemmen, de infrastructuur delen en meer samenwerken, zodat we elkaar niet beconcurreren en ook niet allemaal dezelfde apparatuur aanschaffen. Het project Circulaire Biopolymeren is daar een goed voorbeeld van. Het zorgt ervoor dat we als hogere kennisinstellingen beter samenwerken, onderling en met het mbo, al is dat laatste nog vaak een wereld apart. Samenwerken met de mbo-opleidingen proberen we overigens wel al in de ZAP (Zernike Advanced Processing) locatie in Groningen. Die is opgericht door RUG, Hanzehogeschool en het Noorderpoort College.”
Multidisciplinaire aanpak
Voordeel van de multidisciplinaire aanpak is dat het onderzoek naar biopolymeren van meerdere kanten tegelijk wordt bekeken: niet alleen vanuit de chemie, maar ook vanuit technologische, medische, milieukundige, economische en commerciële kant. “Bij de RUG kijkt men op dit moment vooral naar het verbeteren van de productie en isolatie van PHA, met behulp van bacteriën en micro-organismen in plaats van op chemische wijze. Daarbij wordt ook gezocht naar methodes die commercieel en vanuit milieuoogpunt aantrekkelijk zijn. Ook is men bezig het proces te optimaliseren. Bij de Hanzehogeschool kijken we naar het opschalen van de processen, in de grotere fermentatie-unit van de ZAP-faciliteit). Daarmee willen we van een paar liter nu naar 50 liter opbrengst toe. Dan hebben we voldoende materiaal voor het testen van applicaties.”
Daarmee kunnen de betrokken mkb’s aan de slag om de meest uiteenlopende applicaties te ontwikkelen. “Denk aan folies, materialen voor medische toepassingen die in het lichaam afbreken of coatings voor zaden. Overal waar het van belang is dat materialen biodegradeerbaar zijn, is PHA interessant.”
Daarnaast worden er wat zijpaden bewandeld, bijvoorbeeld farmaceutische toepassingen. “Als je PHA’s hydrolyseert, valt het biopolymeer uit elkaar. De monomeren die dan overblijven, blijken nog biologisch actief te zijn. Samen met onderzoekers van het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG) hebben we ontdekt dat deze monomeren helpen als medicijn tegen een ernstige stofwisselingsziekte. Dat zijn we nu verder vorm aan het geven.”
Intensief overleg
Al die verschillende invalshoeken kunnen alleen in goede banen worden geleid dankzij intensief overleg. “Eens per kwartaal komen we met zijn allen bij elkaar: de kennisinstellingen en mkb’s die in dit project participeren. Daarnaast zijn er maandelijkse meetings van de verschillende werkgroepen die onder de drie werkpakketten vallen: een richt zich op de vermarkting van biopolymeren, waarbij ook economische en milieu-aspecten aan bod komen. Werkpakket 2 is vooral gericht op de productie en isolatie van cellulose en PHA’s. In werkpakket 3 kijken we naar de modificaties en applicaties van beide biopolymeren.”
Het project is ruim anderhalf jaar geleden van start gegaan en is nu op de helft. Wat is het verwachte resultaat? Heeres: “Nu al hebben we een aantal leads die economisch aantrekkelijk zijn. De restcellulose wordt bijvoorbeeld al door KNN toegepast in asfalt. Ze zijn daar nu ook aan het kijken of die wat hoger in de biobased waardepiramide kan worden weggezet, bijvoorbeeld als grondstof voor de chemische industrie. PHA moeten we echt gaan opschalen om daarmee ook materiaal te hebben waarmee de industrie testen kan uitvoeren. Daarmee dragen we bij een de regionale economie, kennisoverdracht en werkgelegenheid.
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met Hanzehogeschool Groningen, part of Chemport Europe
