Technische Universiteit Delft

TU Delft verbetert productie chemicaliën uit hout

Delftse onderzoekers zijn erin geslaagd de productie van biochemicaliën en biobrandstoffen uit houtafval aanzienlijk te verbeteren. Zij ontdekten dat de bacterie Cupriavidus basilensis schadelijke bijproducten afbreekt die ontstaan bij het vrijmaken van suikers uit hout. Ook slaagden ze erin de afbraakroute in te bouwen in bacteriën die worden toegepast in de industrie. Door deze vinding worden kostbare en milieuonvriendelijke methoden om bijproducten te verwijderen overbodig en dat maakt het gebruik van houtafval als hernieuwbare grondstof aantrekkelijk. De onderzoeksresultaten zijn op 2 maart gepubliceerd in het Amerikaanse tijdschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences, USA" (PNAS).

Hapklare brokken

Het gebruik van hout of plantenafval voor de productie van chemicaliën en biobrandstoffen zoals bioethanol heeft als voordeel dat deze grondstoffen niet concurreren met de voedselproductie. Het gebruik van deze zogenaamde "tweede generatie" grondstoffen is echter nog niet optimaal. De suikers die in de vorm van lignocelluloses in bijvoorbeeld hout voorkomen, worden niet van nature goed verteerd door de micro-organismen die de biomassa omzetten naar bruikbare grondstoffen. De complexe suikers moeten hiervoor eerst vrijgemaakt worden en afgebroken tot verteerbare brokken. Tijdens dit proces ontstaan schadelijke bijproducten, waaronder furanen, die vervolgens het fermentatieproces sterk kunnen remmen.

Afbraakroute

Onderzoekers Frank Koopman en Nick Wierckx ontdekten dat de bacterie Cupriavidus basilensis in staat is om furanen af te breken tot onschadelijke afvalproducten, terwijl deze bacterie de houtsuikers ongemoeid laat. Koopman en Wierckx ontrafelden met hun begeleiders de gehele afbraakroute in de bacterie en identificeerden de betrokken genen en eiwitten. Daarnaast kregen zij het voor elkaar om de gehele afbraakroute te introduceren in de bacterie Pseudomonas putida, een veel gebruikt organisme in de industriële biotechnologie, dat van nature niet in staat is om furanen af te breken.

Kostenbesparing


Promotor Han de Winde, hoogleraar Industriële Microbiologie, Afdeling Biotechnologie aan de TU Delft: "Het feit dat we nu beschikken over een furanen-afbraakroute die succesvol in andere organismen kan worden ingebouwd, maakt de weg vrij voor het verwijderen van dit soort verbindingen tijdens de productie van tweede generatie chemicaliën en brandstoffen uit houtafval. Hierdoor kunnen kostbare en milieuonvriendelijke methoden die momenteel gebruikt worden om furanen te verwijderen worden vermeden. Dat maakt het gebruik van houtafval als hernieuwbare grondstof een stuk aantrekkelijker."

B-Basic

Het onderzoek van Koopman, Wierckx, Ruijssenaars en de Winde maakt onderdeel uit van het B-BASIC consortium. B-BASIC (Bio-based Sustainable Industrial Chemistry) is een NWO-ACTS researchconsortium waarin Nederlandse universiteiten, onderzoeksinstellingen en de industrie samenwerken. Het programma richt zich op de ontwikkeling van nieuwe concepten voor de duurzame productie van energie en chemicaliën. De door B-BASIC gegenereerde technologieën bieden grote voordelen voor de maatschappij zoals schonere productie, recycling van afval en een betere concurrentiepositie. Binnen dit project werd samengewerkt met de werkgroep bioconversie van TNO.