Bioraffinage-apperatuur

Nieuws

Bioraffinage in de praktijk; een kijkje in de keuken

Gepubliceerd op
20 juni 2014

Hoe maak je van biomassa eigenlijk plastic bekertjes, chemicaliën of biobrandstoffen? We horen vaak dát er alternatieven zijn voor fossiele grondstoffen, maar hoe werkt dat eigenlijk: een berg gras, stengels of bladeren verwerken tot allerhande mooie producten? Bij Wageningen UR Food & Biobased Research werken onderzoekers dagelijks aan deze vraagstukken. Twee van hen geven een kijkje in de keuken van de Biobased Economy.

“Vaak krijgen we letterlijk een paar kuub groen spul binnen, zoals suikerbieten, bermgras of tomatenstengels. Dat staat soms eerst even buiten te broeien en te dampen, maar met vers materiaal moet je snel aan de slag, want anders verandert de samenstelling en gaan belangrijke functionele eigenschappen verloren”, vertelt Edwin Keijsers, gespecialiseerd in het benutten van vezels uit biomassa. “De vezels blijven langer goed, maar voor een economisch rendabel proces is het noodzaak om alle ingrediënten te benutten, dus bijvoorbeeld ook de eiwitten en suikers”, licht hij toe.

Papieren bakjes van tomatenbladeren

Om bijvoorbeeld tomatenstengels te verwerken tot karton en de bladeren geschikt te maken als grondstof voor papieren bakjes, zijn mechanische, enzymatische en chemische processen nodig. Er komt heel wat bij kijken. De bladeren en stengels worden gescheiden, gehakseld en ontdaan van vervuiling, vertelt Keijsers. In de zeefbandpers scheidt hij vervolgens de sapstromen. Dat doet hij niet alleen om overtollig water te verwijderen, maar ook om ingrediënten uit de biomassa te halen die niet nodig zijn om papier te maken maar die wel waardevol kunnen zijn voor materialen of chemicaliën. Denk aan grondstoffen voor plastics of biociden. Het proces is zo ontworpen dat uit het tomatenblad uiteindelijk een grondstof ontstaat die in de papierfabriek zonder problemen verwerkt kan worden tot bakjes, gewoon met de bestaande machines. “De vezels uit de tomatenstengels houden te goed vocht vast. Daardoor loopt de machine in de fabriek iets trager. Andere componenten, die we nog willen verwijderen, zorgen voor stank tijdens de productie.” Maar ook daarvoor vinden Keijsers en zijn collega’s wel weer een oplossing. Zij beschikken over een gereedschapskist vol technieken en veel kennis van de gebruikte biomassa om altijd tot een oplossing op maat te kunnen komen.

Raffinageprocessen testen in de Technologiehal

Met de apparatuur in de Technologiehal van Food & Biobased Research zoeken Wageningse wetenschappers naar de meest efficiënte en best haalbare manier om via bioraffinage waarde te halen uit gewassen en reststromen. “Hier laten we zien wat de kosten en baten zijn. Processen die in het lab ontwikkeld zijn, schalen wij op naar een niveau dat voor de industrie relevant is. Dat helpt bedrijven een afweging te maken of ze willen investeren in dat proces”, vertelt Rob Bakker, eveneens onderzoeker bij Food & Biobased Research.

 “Reststromen hebben niet altijd eenzelfde samenstelling dus we werken aan processen die flexibel met die diversiteit om kunnen gaan,” zegt Bakker, die gespecialiseerd is in het verwaarden van eiwitten en suikers uit reststromen. “Bevat een stroom veel eiwitten die hoogwaardig te verwerken zijn in bijvoorbeeld mengvoeders of humane voeding, dan wil je die er eerst uit halen. Zitten er niet of nauwelijks eiwitten in, dan is het proces vooral gericht op het winnen van cellulose”, licht hij toe. Wat Bakker en zijn collega’s vervolgens met die cellulose doen, hangt af van de structuur ervan. In het lab worden daarom eerst monsters van de biomassa geanalyseerd. Afhankelijk van de cellulosestructuren bepalen de onderzoekers welke enzymen het best te gebruiken zijn om via fermentatie de meeste waarde uit de suikers te halen. Onder gecontroleerde omstandigheden, in bioreactoren, kunnen enzymen de ketens van suiker namelijk afbreken. De temperatuur, zuurgraad en mengwijze in de konische reactoren worden zo afgesteld dat de enzymen hun werk optimaal kunnen doen. Langzaam verandert de dikke, kleiige massa in een vloeibaar goedje. Als het proces stilgezet wordt, is duidelijk te zien wat de enzymen gedaan hebben. De vloeistof bestaat uit meerdere lagen. Hierna worden oplosbare componenten (zoals suikers) gescheiden van niet-opgeloste componenten (zoals lignine). Met micro-organismen kunnen van die suikers vervolgens uiteenlopende chemische verbindingen gemaakt worden. Afhankelijk van het gewenste product, zoals polymelkzuur, ethanol, butanol, of waterstof, worden verschillende micro-organismen  aan de vloeistof toegevoegd. Zo zijn bouwstenen verkregen uit biomassa die tot voor kort alleen gemaakt werden via raffinage van aardolie.

Dagelijks werken Wageningse wetenschappers aan betere, efficiëntere en goedkopere bioraffinageprocessen. Daarmee leggen zij het fundament voor de Biobased Economy.

Meer informatie