Biologische degradeerbaarheid is het unique selling point van PHA’s”, zegt Janneke Krooneman, lector Bioconversie en Fermentatietechnologie aan de Hanzehogeschool Groningen. Zij was bij het BERNN project Circulaire Biopolymeren Waardeketens (CBW) betrokken als PHA-expert; zowel via de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) als via het Kenniscentrum Biobased Economy van de Hanzehogeschool Groningen.
“Het idee van CBW was om in alle onderdelen in de keten aandacht te hebben voor wat je kunt met biopolymeren, vanaf de grondstof, de productie tot en met de applicatie”, vertelt Krooneman “Daarom zijn er bedrijven betrokken die biomassastromen hebben, bedrijven die verstand hebben van de productie en verwerking en bedrijven die er belang bij hebben om die polymeren in hun materialen of producten te verwerken. Ook de bij BERNN aangesloten kennisinstellingen vullen elkaar aan: de RUG onderzoekt hoe bepaalde mechanismen werken en hoe je daar invloed op kunt uitoefenen, de hogescholen houden zich meer bezig met praktijkgericht onderzoek naar bijvoorbeeld extractie, opschaling, machinale verwerkbaarheid tot een product, etc. Iedere deelnemer aan CBW heeft kennis ontwikkeld op zijn eigen focusgebied.”
Groene zuivering
Enkele onderzoeksvragen daarbij: hoe krijg je PHA van constante kwaliteit uit heterogene grondstoffen, zoals afvalwater? Wat is de invloed van de grondstofsamenstelling op het rendement? Hoe kun je het gemaakte PHA op een milieuvriendelijke manier uit de bacteriecellen halen? “Op laboratoriumschaal (1-2 liter) en met wat grotere trials (t/m 30 liter) hebben we dat onderzocht in de Zernike Advanced Processing facility (ZAP Groningen). Vervolgens kun je daar verschillende downstream processing routes op los laten, zoals zuivering achteraf. Dat blijkt nog niet zo makkelijk vanwege de hoge kosten. Daar is nu nog vervolgonderzoek naar nodig.”
De vervolgvragen die er dan liggen zijn bijvoorbeeld: is het mogelijk om het proces verder te optimaliseren zowel wat betreft opbrengst en kwaliteit van het biopolymeer als wat betreft de productiekosten? En hoe zuiver moet het gewonnen PHA zijn voor verschillende toepassingen?
Vanuit de Hanzehogeschool is in samenwerking met NHL Stenden ook gekeken naar de eigenschappen en toepasbaarheid van PHA’s in vergelijking met biopolymeren die al op de markt zijn. Daar is een overzichtelijke database van gemaakt. “Nu is het mogelijk om op te zoeken welke biologische samenstelling nodig is als een potentiële klant op zoek gaat naar een biopolymeer met specifieke eigenschappen, bijvoorbeeld smelttemperatuur of flexibiliteit. Daarop gaan we focussen in het vervolg op het CBW-project.”
Uitdagingen
Dat er een vervolg komt, is al wel duidelijk. Het CBW-project heeft interessante resultaten opgeleverd die tegelijkertijd duidelijk maken waar nog uitdagingen liggen. “We hebben beter grip op de biologie, op hoe je met wisselende stromen om moet gaan. We zijn ook al een heel eind gekomen voor wat betreft de mogelijkheden en onmogelijkheden van watergebaseerde extractie en downstream processing. En we hebben een aantal wetenschappelijke publicaties uitgebracht. Eén van de resultaten die daaruit kwamen is hoe je kunt sturen op een hoog rendement of een snel resultaat. “Uit afvalwaterstromen begin je PHA’s te maken met een hele ‘dierentuin’ aan micro-organismen, maar de samenstelling van het afvalwater, de productiecondities en het tijdstip van oogsten bepalen welk organisme of welke groep organismen uiteindelijk dominant wordt. En dat is dan weer bepalend voor de kwaliteit en de maximaal haalbare opbrengst van de biopolymeren. Het blijft een uitdaging om een heterogene bacteriekolonie te dresseren om precies het gewenste soort PHA te maken. Een mogelijke oplossing zou kunnen zijn om de stoffen achteraf chemisch te modificeren.”
Als een van de grootste winstpunten van het CBW-project ziet Janneke Krooneman de praktijkervaring die is opgedaan, met verschillende disciplines van de universiteit en de hogescholen, met het werkveld, met potentiële afnemers van de gemaakte biopolymeren, maar ook met leveranciers aan de voorkant van de keten. “We hebben veel nieuwe partners leren kennen door samen te werken. Dat is echt anders dan wanneer je elkaar op een netwerkbijeenkomst tegenkomt. Want afspreken dat je elkaar wilt opzoeken en van elkaar wilt leren is één. Hier hebben we het ook echt gedaan. Daardoor weten we van elkaar wat we te bieden hebben, wat de ander kan en daardoor kunnen we sneller schakelen in toekomstige projecten.”
Dit artikel kwam tot stand in samenwerking met de Hanzehogeschool Groningen.
Beeld bovenaan: Janneke Krooneman in ZAP Groningen/Hanzehogeschool
