ENW-M-subsidie voor onderzoek naar bacteriën op stroom

De bacteriën in kwestie, purperbacteriën, vormen een bijzondere groep micro-organismen. Van nature maken deze paarse microben waardevolle stoffen zoals eiwitten, aminozuren, kleurstoffen en het voedingssupplement co-enzym Q10. Daar komt bij dat ze, net als algen en planten, groeien op licht en koolstofdioxide. “Dat maakt deze bacteriën interessant voor duurzame productieprocessen,” zegt Annemiek ter Heijne, hoogleraar milieutechnologie. “Maar we begrijpen nog onvoldoende hoe we hun groei en productvorming gericht kunnen sturen.”

Het onderzoeksproject is opgezet als een Nederlands-Belgische samenwerking. In Wageningen onderzoeken de wetenschappers wat er gebeurt als je de purperbacteriën niet alleen licht en koolstof geeft, maar ook elektriciteit. “Die stroom fungeert als een extra energiebron,” legt Ter Heijne uit. “We willen weten of de bacteriën daardoor sneller of efficiënter groeien, en of het beïnvloedt wélke stoffen ze produceren.” Zo zou elektriciteit de verhouding tussen bijvoorbeeld eiwitten en pigmenten kunnen verschuiven.

Het idee is niet uit de lucht gegrepen. Ter Heijnes onderzoeksgroep werkt al jaren aan systemen waarin micro-organismen elektriciteit opnemen of juist produceren, bijvoorbeeld bij afvalwaterzuivering. In eerder onderzoek lukte het bijvoorbeeld om micro-organismen met behulp van stroom CO₂ om te laten zetten in methaan. Maar de combinatie van elektriciteit, licht en purperbacteriën is nieuw terrein. 

De experimenten zijn technisch complex. De bacteriën hebben licht nodig, terwijl elektroden geen licht doorlaten. “Dat maakt het lastig om een reactievat te ontwerpen waarin bacteriën overal dezelfde hoeveelheid licht en stroom krijgen,” zegt Ter Heijne. “Een deel krijgt al snel meer licht, het andere meer elektriciteit.” Het vinden van de juiste opstelling is daarom een belangrijk onderdeel van het onderzoek.

In Antwerpen richt een tweede promovendus zich op de bacteriën zelf: hoe snel groeien ze en onder welke omstandigheden doen ze dat het best? Ook gaan ze op zoek naar onbekende varianten van de bacterie met gunstige eigenschappen. 

Het onderzoek is fundamenteel van aard. Het team wil eerst begrijpen wat er precies gebeurt in purperbacteriën die extra energie krijgen in de vorm van elektriciteit. Toch is de mogelijke impact duidelijk: als bacteriën met groene stroom waardevolle stoffen kunnen maken uit licht en lucht, zou dat een duurzame route vormen voor de productie van supplementen, kleurstoffen of eiwitten. Het onderzoek moet nu duidelijkheid geven over hoe elektriciteit de productie van die stoffen stuurt. 

Voor Ter Heijne zit de aantrekkingskracht vooral in het onbekende. “We krijgen de kans om samen met een nieuwe partner een compleet vernieuwend onderwerp te verkennen,” zegt ze. “En om te kijken of we op een nieuwe manier waardevolle stoffen kunnen terugwinnen – in feite uit bijna niets.” 

Het project wordt gefinancierd via Weave, onderdeel van de Open Competitie ENW-M. Het is een internationaal samenwerkingsinitiatief waarmee onderzoekers één gezamenlijk voorstel indienen. Elke nationale financieringsorganisatie, zoals NWO in Nederland en het Vlaamse FWO, financiert de onderzoekers in haar eigen land. 

De ENW-M-subsidie van NWO is bedoeld voor nieuwsgierigheid gedreven fundamenteel onderzoek binnen de exacte en natuurwetenschappen. De beurs biedt ruimte voor risicovolle ideeën met potentieel grote wetenschappelijke opbrengst. Dit jaar kregen twintig projecten financiering; het Wageningse onderzoek naar purperbacteriën ontving ruim 400.000 euro.