|
Bioethanol uit tarwestro
Bio-ethanol en melkzuur worden momenteel geproduceerd door fermentatie van suikers uit agro-grondstoffen zoals maïs, suikerriet en suikerbieten. De beperkte beschikbaarheid en de relatief hoge kosten van deze agro-grondstoffen vormen de belangrijkste belemmeringen voor grootschalige toepassing van bio-ethanol en melkzuur. Het gebruik van biomassa(rest)stromen als grondstof kan de beschikbaarheid verhogen en tegelijkertijd de productiekosten verlagen. Dit geldt met name bij gebruik van ruim beschikbare en goedkope reststromen uit land- en tuinbouw en de agro-industrie, reststromen uit de bosbouw, en afvalstromen zoals bermgras en GFT. Deze biomassastromen bestaan voornamelijk uit lignocellulose, een complexe structuur van de suikerpolymeren cellulose, hemi-cellulose en lignine. De cellulose en hemi-cellulose fracties kunnen dienen als bron van fermenteerbare suikers voor ethanol of melkzuurproductie. Hiertoe dienen de suikers op een economisch en ecologisch verantwoorde wijze te worden vrijgemaakt uit de complexe biomassagrondstof met behulp van fysisch/chemische en enzymatische technieken.
In dit 4-jarige EET project richten wij ons op de technologie ontwikkeling voor ontsluiting en aansluitende fermentatie van een model lignocellulose, stro, tot de producten ethanol en melkzuur. De belangrijkste R&D thema's zijn o.a. fysisch/chemische voorbehandeling van de lignocellulose matrix; enzymatische hydrolyse van suikers uit de (hemi) cellulose fractie; toepassing van lignocellulose hydrolysaten voor ethanol en melkzuurfermentatie; en toepassing van het niet-fermenteerbare residue voor thermische conversie.
Het onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met ECN, TNO, Royal Nedalco, Shell Global Solutions Int., en Purac en gefinancierd door het Ministerie van EZ via het programma Economie, Ecologie en Technologie (E.E.T.) en geco-financierd door het ministerie van LNV.
Meer informatie is te vinden op de volgende websites:
|
Dr. Ir. R.R. Bakker
robert.bakker@wur.nl
tel: +31 317 481167
|
Butanol uit lignocellulose
Biobased Products heeft de omzetting van biomassa door Clostridia naar een mengsel van aceton, butanol en ethanol (ABE fermentatie) onderzocht in een aantal door de EU-gesubsidieerde projecten.
Het ABE fermentatie proces is in het verleden op commerciële basis uitgevoerd, maar is verdrongen door concurrentie met o.a. de petrochemische industrie.
Door de sterk stijgende kosten van aardolie is er hernieuwde interesse in dit proces omdat biomassa een alternatieve grondstof is geworden voor de productie van chemicaliën en brandstoffen. Plantaardige biomassa, bestaande uit lignocellulose, wordt gezien als een grondstof met lage kosten. De voorwaarde is wel dat alle in lignocellulose aanwezige koolhydraten op efficiënte wijze gebruikt kunnen worden. Clostridia zijn in staat alle aanwezige monomere suikers te gebruiken maar niet in staat het polymere materiaal af te breken.
Biobased Products heeft in het onderzoek nieuwe interessante plantaardige grondstoffen gebruikt als GFT, kaf van rijst en bagasse van suikerbieten. Diverse voorbehandelings- (sterk-zure, zwak-zure en mild-alkalische) en hydrolysetechnieken zijn toegepast om de omzetting efficiënter te maken. Hiernaast zijn Clostridium stammen genetisch gemodificeerd om ze in staat te stellen het polymere lignocellulose rechtstreeks te gebruiken.
Met behulp van genetische technieken zijn cellulose afbrekende mutanten van Clostridium acetobutylicum gemaakt. Hierbij is aangetoond dat door relevante genen te cloneren het substraatspectrum kon worden aangepast en dat een C. acetobutylicum kon worden verkregen met induceerbare extracellulaire cellulolytische activiteit.
Bij Biobased Products is veel ervaring met de omzetting van lignocellulose materialen in producten met toegevoegde waarde. Biobased Products heeft kennis van de grondstoffen, de beschikbaarheid ervan, de methoden waarmee de grondstof is om te zetten in fermenteerbare suikers, fermentatie en genetische modifcatie van microorganismen. Voorbeelden zijn productie van waterstofgas met Caldicellulosiruptor saccharolyticus uit aardappelstoomschillen, ethanol met Saccharomyces cerevisiae uit tarwestro, melkzuur met Rhizopus oryzae, etc.
Zie ook: biobutanol.ppt
|
Dr. A.M. Lopez-Contreras
ana.lopez-contreras@wur.nl
tel: +31 317-481314
|
Biowaterstof uit biomassa
Waterstof wordt steeds vaker genoemd als toekomstige energiedrager. De redenen hiervoor zijn het ontbreken van CO2 emissie bij verbranden van waterstof én de ontwikkeling van brandstofcellen.
Op het moment wordt waterstof geproduceerd uit aardgas, of uit water met behulp van electriciteit. In beide gevallen wordt CO2 geproduceerd bij de productie van waterstof en worden fossiele grondstoffen uitgeput.
Er zijn een aantal nieuwe technologieën in ontwikkeling waarbij CO2 productie voorkomen wordt. Deze zijn gebaseerd op het gebruik van hernieuwbare grondstoffen, zoals zonlicht, wind en biomassa.
Voor de productie van waterstof uit biomassa zijn er twee opties: de thermochemische en de biologische conversie, waarvan de geschiktheid min of meer bepaald wordt door de grondstof. In vergelijking met de thermochemische conversie biedt de biologische conversie als belangrijkste voordeel dat natte biomassa in zuivere waterstof omgezet kan worden. Een biologisch proces is bovendien geschikt voor toepassing op kleine schaal dus bijv. in de nabijheid van de locatie waar biomassa geproduceerd wordt.
Biobased Products coördineert projecten voor de ontwikkeling van een bioproces waarin bacteriën koolhydraten uit biomassa omzetten in waterstof en CO2 . Het grootste project is een EU project waarin 22 deelnemers afkomstig van universiteiten, onderzoeksinstellingen en bedrijven participeren uit 11 verschillende EU landen, Turkije, Rusland en Zuid Afrika (www.hyvolution.nl).
De groep bezit uitgebreide expertise op het gebied van biomassa, voorbewerking van biomassa en de toepassing van micro-organismen voor de productie van energie dragers, zoals waterstof.
 |
Dr. ir. P.A.M. Claassen
pieternel.claassen@wur.nl
tel: +31 317-480221 |
|
Olie uit lignocellulose
Onderzoek aan olieproductie met schimmels beoogt de ontwikkeling van kosteneffectieve omzetting van biomassa in olie. Het project levert daarmee een bijdrage aan alternatieve energiebronnen in de vorm van biodiesel of aan biologisch gevormde grondstoffen voor de chemische industrie. Laagwaardige grondstoffen bijv. bietenpulp of stro kunnen in eenvoudige procesinstallaties omgezet worden in vetten of oliën die vergelijkbaar zijn met plantaardige olie.
Schimmels en filamenteuze bacteriën zijn bij uitstek geschikt voor omzetting van vaste organische reststromen, omdat zij meestal goede producenten zijn van de enzymen die de biopolymeren versuikeren en bovendien door hun filamenteuze groeiwijze vaste materialen goed kunnen koloniseren en penetreren. Daarnaast kunnen sommige schimmels olie ophopen.
Deze single-cell olie heeft in principe dezelfde toepassingsmogelijkheden als plantaardige vetten en oliën. Daarom zal single-cell olie geschikt zijn als grondstof voor of als toevoeging aan autobrandstoffen (biodiesel), of als chemische grondstof. De vraag naar biodiesel zal in 2005 stijgen naar 125.000 ton (4 PJ) per jaar, als gevolg van het EU-beleid om 2% van de fossiele brandstoffen te vervangen door biobrandstoffen. In 2010 moet deze hoeveelheid 5.75% (12 PJ) bedragen. Single-cell olie kan een bijdrage leveren aan deze behoefte.
Biobased Products heeft uitgebreide ervaring met olieproducerende micro-organismen. Diverse aspecten van olieproductie met gisten, schimmels en algen zijn onderzocht. Fermentatie optimalisatie en genetische aspecten zijn o.a. onderwerp van onderzoek. Stamverbetering om bestaande stammen te optimaliseren is één van de technologieën binnen Biobased Products.
Onderzoeksprojecten zijn uitgevoerd in het kader van
- EET: Maatwerk in plantaardige oliën
- EU AIR2-CT94-0967: Manipulation of lipid metabolism aimed at production of fatty acids and polyketides for industrial use and for application in functional foods.
- BSE-duurzame energie: MACHT Microbiële Afval Conversie naar Hoogwaardige Transportbrandstoffen.
|
Ing. J. Springer
jan.springer@wur.nl
tel: +31 317-4480215
|