Je leest:

De algenraffinaderij

De algenraffinaderij

De technologie voor algenproductie staat nog in de kinderschoenen. Door de verschillende componenten te scheiden, kan de waarde van de biomassa van algen omhoog. Raffinage is dus een voorwaarde voor rendabele productie van algen.

De technologie voor de algenproductie staat nog in de kinderschoenen. Bij verdere ontwikkeling is de verwachting dat algen op commerciële basis kunnen worden geproduceerd voor een kostprijs van € 0,68 of minder per kilo droge biomassa. Als de verschillende componenten kunnen worden gescheiden kan de totale waarde van de grondstoffen in de algenbiomassa hoger zijn dan € 1,65 per kilo. Raffinage is dus een voorwaarde voor rendabele productie van algen.

Bioraffinage is in principe hetzelfde als olieraffinage, waar meerdere typen brandstoffen en chemicaliën worden geproduceerd uit ruwe olie, via onderling gekoppelde scheidingen en conversieprocessen.

Voorzichtig

Voor de ontwikkeling van een economisch aantrekkelijke algenraffinaderij moet de biomassa van de microalgen worden gescheiden in de verschillende hoofdcomponenten: oliën, eiwitten en suikers. Het is dan wel belangrijk dat de verschillende componenten hun eigenschappen en dus hun waarde behouden. Daarom moet het scheiden voorzichtig gebeuren, maar wel met een hoog rendement.

Bij een scheiding in het laboratorium is te zien hoe de inhoud van een alg in verschillende fracties uiteen valt.
BWM

De scheiding van de verschillende componenten moet niet alleen in een onderzoekslaboratorium kunnen gebeuren, maar moet ook op te schalen zijn naar een grotere raffinaderij. Uiteindelijk moet het zelfs in een continue proces worden geïntegreerd om een grote stroom biomassa te kunnen verwerken. De belangrijke stappen in deze ‘milde’ vorm van bioraffinage zijn: het concentreren van de biomassa vanuit het kweeksysteem, het gecontroleerd openbreken van de algencellen, extractie en fractioneringen van de waardevolle componenten uit de celinhoud. Door gebruik te maken van de natuurlijke structuur van de algencellen kun je een eerste concentratie van de gewenste producten bereiken omdat deze sterk verrijkt aanwezig kunnen zijn in bepaalde cel onderdelen die mogelijk specifiek zijn af te scheiden. Hiermee kun je een duurzame productiestrategie ontwikkelen waarin fototrofe microalgen worden gebruikt voor de conversie van licht energie naar functionele producten zonder verarming van natuurlijke hulpbronnen. Wanneer je verschillende producten uit de microalgen wilt halen is een viertal belangrijke stappen nodig:

Disruptie

De cellen moeten zó worden geopend dat de structuur en functie van de verschillende waardevolle onderdelen behouden blijft. In het algenonderzoek wordt nu gewerkt met elektrische pulsen, stoompulsen of ultrasone pulsen voor het perforeren van de celwanden. Voor dit onderzoek is het nodig dat je meer weet over de samenstelling en de structuur van de celwand van de algen. Die kan per soort sterk verschillen.

Extractie

In de cel zitten hydrofobe producten, die door water worden afgestoten, zoals oliën, en hydrofiele producten die in water oplossen, zoals eiwitten en suikers. Die kunnen worden gescheiden met behulp van polymeren als polyethyleenglycol. Er bestaan ook nieuwe chemische zoutverbindingen, de zogenoemde ionic liquids. Die kunnen heel effectief hydrofiele verbindingen scheiden van de hydrofobe, terwijl de functie van de stoffen behouden blijft.

Fractioneren

Fractioneren is het scheiden van bijvoorbeeld verschillende eiwitten. Zo wil je graag hoogwaardige eiwitten als ribulose-1,5-biphosphatase carboxylase, wat gebruikt kan worden voor de voeding, scheiden van de andere bulkeiwitten. Op die manier kun je extra waarde uit de algen halen voor toepassing in voedsel en farmaceutische producten. Daarnaast kunnen de suikers apart worden gefractioneerd voor gebruik in de markt voor voedingsproducten. Fractioneren kan bijvoorbeeld worden bereikt met korrels of membranen die in staat zijn om op basis van elektrische lading of de mate van aantrekking of afstoting door water de verschillende componenten te scheiden.

Continu proces

Tot slot moeten de verschillende technieken worden samengevoegd in één, continu en vooral economisch rendabel raffinageproces. In zo’n continue bioraffinage zijn niet alleen de hierboven beschreven stappen, maar ook de benodigde energie- en waterstromen op een duurzame manier geïntegreerd.

De ontwikkelingen rond bioraffinage staan nog in de kinderschoenen, maar over een jaar of tien moeten de specifieke proces- en zuiveringsstappen zó ver zijn ontwikkeld dat de eerste complete, geïntegreerde systemen beschikbaar zullen zijn.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 oktober 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.