KunststofenRubber.nl

Plastic maken van CO2

13 augustus 2021 om 14:08 uur

Opstelling van een bioreactor voor het kweken van grote hoeveelheden biomassa. (Foto: Fraunhofer IGB)

Broeikasgas gebruiken als grondstof voor de productie van plastic: onderzoekers van Fraunhofer zien er kansen in, om zo de CO2-uitstoot te verlagen. Hiervoor maken ze eerst methanol en mierenzuur uit CO2, die ze via micro-organismen omzetten in bouwstenen voor polymeren en dergelijke.


"We gebruiken de CO2 als grondstof", zegt dr. Jonathan Fabarius, Senior Scientist Biocatalysts bij Fraunhofer IGB . "We volgen twee benaderingen: ten eerste heterogene chemische katalyse, waarbij we de CO2 met een katalysator omzetten in methanol. Ten tweede elektrochemie, waarmee we mierenzuur maken uit CO2."

 

Vervolgens gebruiken ze deze verbindingen om micro-organismen te 'voeden' die er weer producten van maken. Een voorbeeld van dit soort producten zijn organische zuren, die worden gebruikt als bouwstenen voor polymeren. Deze methode kan ook worden gebruikt om aminozuren te produceren, bijvoorbeeld als voedingssupplement of diervoeder. 

 

De nieuwe aanpak biedt tal van voordelen. "We kunnen geheel nieuwe producten maken en ook de CO2-voetafdruk van traditionele producten verbeteren", specificeert Fabarius. Terwijl conventionele chemische processen veel energie en soms giftige oplosmiddelen vergen, kunnen producten worden geproduceerd met micro-organismen onder mildere en energiezuinigere omstandigheden - de microben groeien immers in milieuvriendelijkere waterige oplossingen. 

 

Metabolic engineering maakt het mogelijk

Het onderzoeksteam gebruikt zowel inheemse methylotrofe bacteriën, dat wil zeggen bacteriën die van nature methanol metaboliseren, als gisten die methanol niet echt kunnen metaboliseren. De onderzoekers houden ook constant in de gaten of er nieuwe interessante organismen worden ontdekt en toetsen ze op hun geschiktheid als 'celfabrieken'. 

 

Maar hoe maken deze micro-organismen de producten eigenlijk? En hoe kunnen we beïnvloeden wat ze produceren? 

 

"In principe gebruiken we het metabolisme van het micro-organisme om de productie van producten te controleren", legt Fabarius uit. "Om dat te doen, introduceren we genen in de microben die de blauwdruk vormen voor bepaalde enzymen. Dit wordt ook wel metabolic engineering genoemd."

 

De enzymen die vervolgens in het micro-organisme worden geproduceerd, katalyseren op hun beurt de productie van een specifiek product. Daarentegen schakelen de onderzoekers juist genen uit die deze aanmaak negatief zouden kunnen beïnvloeden. "Door de genen die worden geïntroduceerd te variëren, kunnen we een breed scala aan producten produceren", vertelt Fabarius. 

 

Het onderzoeksteam werkt aan de hele productieketen: te beginnen bij de micro-organismen, daarna de genmodificaties en de opschaling van de productie. Terwijl sommige productieprocessen zich nog in het laboratoriumstadium bevinden, worden andere producten al geproduceerd in bioreactoren met een capaciteit van tien liter. Wat de industriële toepassing van dergelijke processen betreft, voorziet Fabarius de implementatie ervan op middellange tot lange termijn. "Tien jaar is een realistische tijdshorizon."

 

Focus op ...

Agenda

9 november 2021, Stuttgart, Duitsland

Composites Europe 2021

16 november 2021, Gorinchem

Vakbeurs recycling 2020

Op 16, 17 & 18 november 2021 vindt de 11e editie van vakbeurs Recycling plaats in Evenementenhal...

17 november 2021, 's-Hertogenbosch

Engineering Event Safety

Meer agendapunten »