MNEXT werkte in dit project samen met Paques Biomaterials, Looop en Cargill. Projectleider Mithyzi Andrade Leal, onderzoeker Biobased Resources & Energy bij MNEXT, blikt tevreden terug:
“We hebben veel geleerd over hoe we reststromen kunnen omzetten in waardevolle bouwstenen voor bioplastics. Die inzichten brengen ons echt dichter bij een stabiele, schaalbare productie van PHA.”
PHA: bioplastic dat volledig afbreekt
PHA (polyhydroxyalkanoaten) is een bioplastic dat door bacteriën wordt gemaakt. Het materiaal is volledig afbreekbaar in natuurlijke omgevingen en biedt een duurzaam alternatief voor producten waarbij afbreekbaarheid belangrijk is.
De basis voor PHA wordt gevormd door vluchtige vetzuren zoals azijnzuur en melkzuur . Deze ontstaan wanneer bacteriën organische stoffen in afvalwater, zoals zetmeel en suikers, afbreken.
“Die eerste stap is cruciaal,” legt Andrade Leal uit. “Eerst worden reststromen omgezet in vetzuren. Pas daarna kunnen bacteriën PHA produceren. Als we die vetzuurproductie beter kunnen sturen, wordt de hele keten voorspelbaarder.”
De uitdaging: variabele reststromen
Reststromen uit de industrie zijn geen homogene constante grondstof. Afvalwater uit bijvoorbeeld de aardappelverwerking, landbouw of zuivelindustrie varieert per dag, seizoen en proces. Die variatie bepaalt welke vetzuren bacteriën produceren.
“Als je de technologie wilt opschalen, moet je precies weten welke vetzuren je krijgt en in welke hoeveelheid,” zegt Andrade Leal. “Stabiliteit is essentieel, anders wordt het nooit een betrouwbaar industrieel proces.”
Daarom werd onderzocht hoe parameters zoals pH, temperatuur, tijd en verschillen in samenstelling van de reststroom de vetzuurproductie beïnvloeden. Door die factoren slim te sturen, kan worden bepaald of er vooral azijnzuur, propionzuur, melkzuur of boterzuur ontstaat.
Innovatief voorspellend model
Het project resulteerde in een eerste opzet voor een model dat biologische en chemische data samenbrengt. Hiermee kunnen onderzoekers in de toekomst voorspellen welke vetzuren uit welke reststromen ontstaan. Dit maakt de eerste, vaak onvoorspelbare stap van de PHA-keten voorspelbaar, wat essentieel is voor een betrouwbare, industriële productie.
De ontwikkeling voor een model is gebaseerd op nieuwe experimenten én data uit eerdere MNEXT-projecten. Dit biedt niet alleen perspectief voor PHA-productie, maar ook voor andere biobased markten. Vetzuren kunnen namelijk worden gebruikt als bouwstenen voor allerlei producten. Deze producten worden nu nog uit fossiele bronnen gemaakt, maar de markt voor biobased alternatieven groeit snel.
Samenwerking in de keten
Binnen het project vervulden de partners elk een belangrijke rol. Cargill leverde zetmeelrijke waterstromen, Looop bracht reststromen uit de zuivel- en landbouwsector in en verkende nieuwe businesscases, en Paques Biomaterials leverde expertise voor de omzetting van vluchtige vetzuren naar PHA en kreeg nieuwe inzichten in welke mengsels van vetzuren geschikt zijn voor stabiele productie.
Ook bij MNEXT intern was samenwerking belangrijk: de onderzoeksgroep Smart Fermentation werkte nauw samen met Andrade Leal bij experimenten en data-analyse voor het model.
Tweede generatie grondstoffen
Het project werkt uitsluitend met tweede generatie biomassa: organische afvalstromen die niet concurreren met voedselproductie. Dit is een belangrijke pijler voor duurzame groei in biobased materialen.
“De industrie moet deze reststromen sowieso behandelen voordat ze geloosd kunnen worden,” legt Andrade Leal uit. “Nu worden ze vaak vergist tot biogas. Dat is al goed, maar misschien kunnen we er iets nóg waardevoller van maken. Dat is precies wat we hier onderzoeken.”
Vooruitblik: naar opschaling én acceptatie
Hoewel het project is afgerond, is het onderzoek naar PHA-productie nog lang niet klaar. De resultaten bieden aanknopingspunten voor vervolgprojecten waarin:
- Het model verder wordt uitgewerkt tot een model waarmee vetzuurproductie kan worden voorspeld en gestuurd,
- de hele waardeketen, van lab tot markt, wordt meegenomen,
- de technologie verder wordt opgeschaald,
- en bedrijven worden geholpen om reststromen daadwerkelijk als grondstof in te zetten.
Ook maatschappelijke acceptatie speelt een rol: consumenten en bedrijven moeten begrijpen dat producten uit reststromen waardevol, veilig en duurzaam zijn.
“Het gaat niet alleen om de technologie,” zegt Andrade Leal. “We moeten ook het verhaal achter die technologie goed vertellen. Pas dan kunnen biobased materialen écht doorbreken.”
Wil je met ons samenwerken op dit thema? Neem dan contact op met Mithyzi Andrade Leal.
Het project ImPHAct werd gefinancierd door TKI BBE.
