Sousa heeft hier wel een beeld bij. ‘Voor micro-organismen die organische zuren en alcoholen kunnen produceren, is zeker een markt. Deze producten zijn notoir om de moeilijkheden waarmee ze langs traditionele chemische weg worden geproduceerd. Zo zijn hexanol en butanol interessante stoffen die we kunnen produceren met micro-organismen. In tegenstelling tot ethanol lossen deze zeer slecht op in water en kunnen we ze hierdoor gemakkelijk scheiden. Maar de opbrengst is nu nog niet hoog genoeg om deze route commercieel interessant te maken, dus dat moet nog verder worden onderzocht. Momenteel kunnen alleen ethanol en acetaat op industrieel relevante schaal worden geproduceerd.’
Micro-gasbellen
Door genen van andere micro-organismen te introduceren in de syngas-etende bacteriën of door bepaalde genen uit te zetten, kunnen hogere hoeveelheden eindproduct worden bereikt. Of zelfs compleet nieuwe eindproducten worden geproduceerd. ‘Dit soort methodes worden met bekende modelbacteriën al decennialang veilig toegepast voor de productie van fijnchemicaliën’, vertelt Sousa. ‘Helaas groeien deze bacteriën niet op syngas en zijn we aangewezen op minder bekende bacteriën. Dat maakt het genetisch modificeren moeilijker.’
tekst gaat verder onder de afbeelding
(c)WUR
‘Momenteel kunnen alleen ethanol en acetaat op industrieel relevante schaal worden geproduceerd.’
Diana Sousa Professor Wageningen University & Research
Bovendien heeft het gebruik van gassen als invoer voor biotechnologische processen een groot nadeel: gassen kunnen slechts in beperkte mate oplossen in water. ‘Clostridium autoethanogenum, de bacterie die het meest efficiënt syngas kan fermenteren, groeit bij uitstek in waterrijke omstandigheden’, vertelt Sousa. De Technische Universiteit Eindhoven onderzoekt daarom hoe bioreactoren zó kunnen worden ontwikkeld dat een maximale hoeveelheid gas oplost in de vloeistof. En hoe dit zo efficiënt mogelijk bij de bacteriën kan komen. Denk daarbij aan micro-gasbellen die door de reactor heen worden verspreid. Of het continu in beweging houden van de vloeistof om zo de bacteriën en gassen dicht bij elkaar te brengen.
Vierde generatie biofuels
Nico Claassens, rubicon fellow aan het Max Planck Institute (Duitsland) denkt dat er nog minstens vijf tot tien jaar nodig is voor biotechnologie commercieel interessant wordt voor de productie van een breed scala aan producten. ‘Wat er nu gebeurt, is het oogsten van laaghangend fruit. We zijn al jaren in staat om bijvoorbeeld ethanol of het bioplastic polyhydroxybutyraat (PHB) te maken met microbiële cellen, maar dit zijn natuurlijke producten van bacteriën en gisten. Biotechnologen hebben de productie alleen verder geoptimaliseerd.’
‘We kunnen mierenzuur gemakkelijker opslaan en toevoegen aan een bioreactor met micro-organismen.’
Nico Claassens, rubicon fellow Max Planck Institute
Voor een grote transitie van de chemische industrie naar biotechnologische productie, onafhankelijk van fossiele grondstoffen, moeten er nog flinke stappen worden gezet. In Claassens’ groep wordt onder andere gewerkt aan zogenoemde vierde generatie biofuels en chemicaliën. Die vierde generatie volgt op de microbiële productie van producten uit speciaal hiervoor geproduceerde suiker (eerste generatie), uit het niet eetbare gedeelte van planten (tweede generatie) en door algen die groeien op zonlicht en koolstofdioxide (derde generatie). De eerste twee generaties die op landbouwproducten zijn gebaseerd, waren niet duurzaam genoeg. En fotosynthese, het proces waarbij zonlicht en koolstofdioxide wordt omgezet in biomassa, door algen lijkt niet efficiënt genoeg voor grootschalige commerciële productie.
LEES MEER