Photanol bereidt zich voor op de markt

Het Amsterdamse bedrijf Photanol voert testen in kassen bij Bleiswijk uit met een proefinstallatie waarin cyanobacteriën geur- en smaakstoffen maken, en tussenproducten voor de chemische industrie, met geen andere grondstoffen dan CO2 en zonlicht. Dirk den Ouden, directeur bij Photanol, vertelt hoe het ervoor staat.

Photanol proeffabriek
Photanol proeffabriek

Photanol is in 2008 opgericht door de Universiteit van Amsterdam en de hoogleraren Klaas Hellingwerf en Joost Teixeira de Mattos. Zij kwamen op grond van hun onderzoek tot de conclusie dat cyanobacteriën heel geschikt zijn om CO2 met behulp van fotosynthese om te zetten in organische verbindingen. Na genetische aanpassing maken deze bacteriën stoffen zoals terpenen en organische zuren, die ze van nature niet in grote hoeveelheden maken. ‘Het idee is een productieplatform te creëren waarmee cyanobacteriën uit CO2 met behulp van zonlicht verschillende stoffen kunnen produceren,’ licht Den Ouden toe. ‘Enkele jaren na de start van Photanol zag het er bijzonder goed uit. Voor durfinvesteerder ICOS Capital een reden om in 2012 in het bedrijf een belang van 45% te nemen. Nog eens 45% is in handen van UvA Holding en 10% in handen van de oprichters. De kapitaalinjectie van ICOS Capital heeft de ontwikkeling aanzienlijk versneld.’ Photanol richt zich voorlopig op de productie van geur- en smaakstoffen, omdat die per kilogram veel opbrengen, soms wel 10.000 euro per kilogram. Op deze manier hoeft het bedrijf niet in grote installaties te investeren en kan het met relatief kleine installaties volstaan. De productie van enkele kilo’s kan al aantrekkelijk zijn.

Photanol gaat proefdraaien in Bleiswijk

‘We staan op het punt om de productie te gaan uittesten in een kassencomplex van de Wageningen Universiteit in Bleiswijk. Daar vertalen we de ervaring uit het lab op milliliter- en liter-schaal naar 500 à 1000 liter. Dit zal ons de kennis en het inzicht verschaffen die we nodig hebben om op grotere schaal te kunnen produceren,’ licht Den Ouden toe. ‘In het begin zullen we aan enkele vierkante meters oppervlak genoeg hebben om te produceren, later zal dat in de orde van hectares zijn en op den duur enkele vierkante kilometers,’ voegt hij eraan toe. De reactoren bestaan uit lichtdoorlatende pvc-buizen van enkele centimeters doorsnede, die net als bij de buizen van vloerverwarming over een bepaald oppervlak zijn gevouwen en verdeeld. Het zonlicht moet immers overal gemakkelijk bij kunnen komen. In centrale tanks worden CO2 en voedingsstoffen toegevoegd en wordt zuurstof dat als bijproduct vrijkomt, verwijderd. Het medium bevat wat zouten en sporenelementen en geen andere grondstof dan CO2.

‘In Bleiswijk willen we aantonen dat productie met deze bacteriën haalbaar is. Behalve om het optimaliseren van de groeiomstandigheden gaat het ook om het afscheiden en zuiveren van het product uit de processtroom. Als dat goed gaat zullen de partners beslissen over de verdere opschaling en productie,’ aldus Den Ouden. De vraag hoeveel grammen of kilogrammen per uur zo’n installatie oplevert, valt volgens Den Ouden niet zomaar te beantwoorden. Dit hangt sterk af van locatie en product. ‘Het belangrijkste is, dat je de akkerbouw overslaat: niet van CO2 naar suikerbiet naar suiker naar melkzuur, maar van CO2 direct naar melkzuur.’

Dirk den Ouden in het laboratorium van Photanol
Dirk den Ouden in het laboratorium van Photanol

Gesloten systeem

Het reactorsysteem moet gesloten zijn. Een open vijver werkt niet. De genetisch aangepaste cyanobacteriën zijn namelijk veel kwetsbaarder dan hun natuurlijke soortgenoten, waardoor ze in de vrije natuur het onderspit delven. ‘Normaal gebruiken cyanobacteriën al hun energie om robuust te zijn en te overleven in de natuur. De aangepaste bacteriën gebruiken die energie vooral voor de productie, waardoor ze minder robuust kunnen zijn. Bovendien zijn de producten die ze maken, zoals melkzuur, weer snoepjes voor andere organismen, welke je dus niet in je procesmedium wilt hebben,’ verklaart Den Ouden. Hoe meer buizen het systeem bevat, hoe groter overigens de kans op besmetting. ‘Uitgaande van verschillende parameters proberen we tot een optimaal ontwerp te komen met bijbehorende randvoorwaarden,’ voegt hij eraan toe.

Hij verwacht dat Photanol over twee jaar in staat zal zijn om bepaalde geur- en smaakstoffen commercieel te produceren. Als de cyanobacteriën en het productiesysteem geoptimaliseerd zijn, begint de productie. ‘Producten met een kleine marktomvang en een hoge prijs per kilogram kun je in een reactor van duizend liter maken. Dit komt neer op een paar honderd meter buis op een paar vierkante meter die één kilogram product per maand opleveren. Met een systeem van vijf voetbalvelden groot, kunnen we een flink palet aan producten in de markt zetten. Dit vormt weer de opstap naar grootschaliger productie van organische zuren, zoals melkzuur,’ vervolgt hij. ‘Dan gaat het om kilotonnen aan product per jaar, waar je een wezenlijk groter oppervlak voor nodig hebt, in een ordegrootte van vierkante kilometer. Bijzonder is dat we geen grondstof zoals suiker nodig hebben. Aan CO2, zonlicht en wat sporenelementen en zouten hebben we genoeg.’

AkzoNobel ondersteunt een deel van het onderzoek van Photanol in een publiek-privaat onderzoeksproject dat valt onder de TKI Biobased Economy, een gemeenschappelijk topconsortium voor kennis en innovatie van de Topsectoren Chemie, Energie en Agri & Food. Het concern wil weten of het een product, dat nu nog van aardolie afkomstig is, ook met cyanobacteriën kan maken. Den Ouden verwacht dat rond 2019 duidelijk zal zijn of dit haalbaar is. AkzoNobel en Photanol vertellen voorlopig niet om welke stof het gaat. Photanol ontvangt daarnaast subsidie uit het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling en in het kader van het onderzoeksprogramma Direct Ethanol from MicroAlgae (DEMA) dat valt onder het Europese Kaderprogramma 7.

Amerikanen gaan voor bulk

Photanol is niet het enige bedrijf in de wereld dat actief is met fotosynthese. In Amerika zetten Alganol (met cyanobacteriën) en Joule (met een biokatalysator) in op de grootschalige productie van biobrandstoffen, waaronder ethanol. Alganol maakt hierbij gebruik van een systeem van plastic zakken. ‘Zij gaan voor de bulk. Dat vergt grote sprongen in ontwikkeling, die ze kunnen bekostigen met de royale subsidies die de Amerikaanse overheid geeft aan het ontwikkelen van niet-fossiele brandstoffen en de ruime beschikbaarheid van durfkapitaal. Door gebruik te maken van lichtdoorlatende plastic zakken proberen ze de kapitaalkosten en daarmee de productiekosten laag te houden, omdat ze concurreren met een product van ordegrootte 50 cent per kilogram. Die zakken zijn echter kwetsbaarder en bewerkelijker dan onze pvc-buizen, maar we houden deze ontwikkeling in de gaten, want in de industrie gaat het uiteindelijk om de laagste productiekosten,’ aldus Den Ouden.

Concurrenten die eveneens geur- en smaakstoffen met micro-organismen maken zijn Isobionics in Geleen en Evolva in Zwitserland. Isobionics maakt onder andere valenceen (sinaasappelgeur en -smaak) uit suiker met behulp van aangepaste bacteriën (Rhodobacter) en Evolva maakt onder andere vanilline (vanille) eveneens uit suiker met behulp van aangepaste gisten. ‘Bij productie in kilogrammen is het gebruik van suiker geen probleem, maar bij grotere productiehoeveelheden is het wel een kostenpost die meetelt,’ stelt Den Ouden. Voorlopig hoeven Evolva, Isobionics en Photanol elkaar niet in de weg te zitten. De klassieke productie van geur- en smaakstoffen uit onder andere sinaasappelschillen staat onder druk, omdat bijvoorbeeld veel sinaasappelbomen in Californië lijden aan de ‘greening disease’, waardoor de kleuring en rijping van de schillen niet goed op gang komen. ‘Isobionics, Evolva en wij zijn in staat dergelijke geur- en smaakstoffen te maken zonder extractie en destillatie van grote hoeveelheden fruit,’ zegt Den Ouden. Eén kilogram sinaasappels is normaal goed voor slechts enkele grammen valenceen. Op basis van suiker of – nog duurzamer CO2 – kunnen de bedrijven het hele jaar door naar behoefte valenceen of andere stoffen produceren. Aan interesse van de industrie voor wat Photanol doet, ontbreekt het volgens hem niet. Waar het op aankomt, is dat andere bedrijven zich committeren en het bedrijf direct of indirect helpen om de productie te vergroten naar commerciële schaal.

Eerder gepubliceerd in: Fluids Processing.

(Visited 3 times, 1 visits today)

Plaats een reactie