Polydroxyalkanoaten (PHA’s) uit heterogene biomassa

Project

Polydroxyalkanoaten (PHA’s) uit heterogene biomassa

Eind 2014 is Wageningen Food & Biobased samen met meer dan tien partners een onderzoeksprogramma gestart naar PolyHydroxyAlkanoaten (PHA’s) uit afvalwater en zogenaamd ‘leksap’. In het onderzoek wordt uitgegaan van de eisen van de eindgebruiker en ligt de nadruk op toepassingsmogelijkheden en bijbehorende extractiemethoden.

Partners in het programma zijn onder meer geïnteresseerd in toepassingen van PHA’s in lijmen (hotmelts), verven, additieven in autobanden en toepassingen in de land- en tuinbouw. Ook mogelijke microbiële productiesystemen en gebruikte grondstoffen worden in het onderzoeksprogramma met elkaar vergeleken en onderzocht. Dit onderzoek loopt tot eind 2016 en maakt deel uit van het TKI Kleinschalige Bioraffinage (gefinancierd door de topsector AgriFood).

PHA’s: een groeimarkt

Ondanks de financiële crisis in Europa groeit de bioplastic markt nog steeds, met zo’n 20 procent per jaar. PHA’s zijn het schoolvoorbeeld van biologisch afbreekbare plastics: gemaakt van biomassa en door micro-organismen. Voor deze familie polymeren wordt een toename in de wereldproductie verwacht - van 19 kiloton in 2011 naar 145 kiloton in 2016. Een belangrijk voordeel van PHA’s is dat micro-organismen ze als reservestof zowel kunnen produceren als afbreken in bijna elke omgeving (zoals de composteerbak, bodem en zee). Eigenschappen van het eenvoudigste type PHA,; PolyHydroxyButyraat (PHB), zijn vergelijkbaar met onder meer polypropyleen en polyethyleen. Er zijn tal van toepassingsmogelijkheden ook voor de andere, ongeveer 150 typen PHA’s: consumenten-, land- en tuinbouwproducten, catering, verpakkingsmaterialen, coatings en rubbers, en bovendien hoogwaardige farmaceutische en medische producten.

Slimme routes voor kostprijsverlaging PHA’s

Op dit moment is de kostprijs voor productie van PHA’s via de conventionele fermentatie-route nog te hoog. Dit wordt veroorzaakt door de inzet van kostbare groeimedium componenten voor de bacteriën, hoge investeringskosten voor fermentatiefaciliteiten en door hoge kosten voor de extractie (downstream processing). Wageningen UR Food & Biobased Research ziet mogelijkheden voor slimme routes om de kostprijs te verlagen. Bijvoorbeeld door te kiezen voor productie van PHA’s uit verschillende afvalstromen, zoals afvalwater(slib) afkomstig uit rioolwaterzuiveringsinstallaties, en/of industrieel afvalwater van bijvoorbeeld de papier, voedselverwerkende of chemische industrie. Ook ‘leksappen’ afkomstig uit verse heterogene biomassa stromen zoals GFT-afval of andere verse biomassa zoals exudaat uit bietenbladeren en zelfs mest kunnen mogelijk als grondstof gebruikt worden. En dat lijkt ook goed in te passen in bestaande processen en systemen. Zo is een rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) al een lopend systeem waarin biologische omzettingsprocessen plaatsvinden, inclusief de benodigde logistiek en vergunningen.

Focus van PHA onderzoek

Dit najaar is Wageningen UR gestart met het eerste onderzoekswerk waarin de eisen van de eindgebruiker, een aantal specifieke toepassingen en extractie centraal staan. De komende jaren wordt met samenwerkingspartners verder onderzoek gedaan worden naar onder meer de volgende onderwerpen:

  • Welke grondstoffen kunnen worden gebruikt voor PHA productie met een focus op VFA’s
  • Hoe kan het uiteindelijke product (PHA) worden gescheiden van celmateriaal
  • Hoe kan een constante en goede kwaliteit PHA worden geproduceerd.

Daarnaast worden technologische en logistieke hobbels bekeken en doet Wageningen UR samen met partners onderzoek naar optimale waardeketen(s) voor productie en (nieuwe) toepassingen van PHA’s.