Algen en bacteriën

Er wordt op dit moment veel onderzoek verricht naar algen als bron van biodiesel. Als bron van biodiesel hebben algen namelijk een aantal voordelen ten opzichte van planten. Ze hebben een hoog oliegehalte en zijn erg productief.  Daarnaast hoeven algen niet te groeien op zoet water en kunnen ze gebruik maken van industriële reststoffen als voedingsbron. De restproducten bevatten onder meer eiwitten, die we kunnen gebruiken in de productie van voedsel en veevoer.

In 2016 moet BioSolar Cells een alg of bacterie opleveren die 5% van de energie uit zonlicht omzet in biobrandstof. Daarnaast  wordt er gewerkt aan de productie van biobrandstof uit algen op semi-productieschaal en aan vetzuur producerende algen met verbeterde groeieigenschappen. Ook levert BioSolar Cells systeembiologische kennis voor het engineeren van het fotosynthese-apparaat en de genetische aansturing van het stofwisselingsproces.

Micro algae for biomass production

In a 10 minute video René Wijffels, Maria Barbosa and Jean-Michel Brusson explain about AlgaeParc. Four years after the first optimistic calculations, the experimental cultivation of algae appears to be meeting expectations. Production costs have been more than halved, while the profit made on some crop components already exceeds production costs. According to René Wijffels, Professor of Bioprocess Engineering at Wageningen University, the sustainable production of raw materials for food and animal feed, chemicals, materials and biofuels is well on its way to be economically feasible by 2025. This conclusion is based on experiments at the Wageningen research facility AlgaePARC. (Source: Wageningen UR, 10 June 2014).

Concurrerende kostprijs?

De productie van uit algen is op dit moment nog te kleinschalig om er een biobrandstof uit te halen die kan concurreren met de gangbare, fossiele biobrandstoffen. Door op grotere schaal te produceren kan de kostprijs dalen van ongeveer € 10 per kilo algen naar ongeveer € 4. Bij een oliegehalte van 50% betekent dat altijd nog een kostprijs van € 8 per liter, nog steeds veel meer dan de huidige dieselprijs aan de pomp.
Onderzoekers denken dat door allerlei technische maatregelen de kostprijs verder kan dalen tot  40 cent per kilo algen. Je moet dan denken aan geautomatiseerde systemen die minder energie kosten en minder materialen gebruiken. Maar de winning van biodiesel uit algen wordt pas écht concurrerend als we naast de olie ook alle andere inhoudsstoffen tot waarde weten te brengen. Zoals eiwitten en chemische verbindingen die interessant zijn voor de voedingsmiddelen- en cosmetica-industrie.

Drie kennisleemtes, zes kernprojecten

In dit onderdeel van BioSolar Cells ligt de nadruk op het ontwikkelen en gebruik maken van kennis op het terrein van de systeembiologie, synthetische biologie en kweeksystemen. Dit vertaalt zich in drie Kennisleemtes of Knowledge Gaps, waarvoor 6 kernprojecten zijn geformuleerd:

1. Systeembiologie voor de verbetering van de prestaties van cyanobacteriën en algen voor geoptimaliseerde productie van biobrandstof en andere producten. Deze kennisleemte is vertaald in vier kernprojecten:
Project C.2.1: New photoynthetic cell factories for bio-butanol production
Project C.2.2: Microalgae as photosynthetic cell factories for biofuel production
Project C.2.4: From proteins to the thylakoid membrane
Project C.2.8: Harvesting sunlight in a biodegradable polymer;

2. Synthetische biologie voor verbetering van de prestaties van cyanobacteriën en algen voor geoptimaliseerde productie van biobrandstof en andere producten, waaraan invulling wordt gegeven in 3 kernprojecten:
Project C.2.1: New photoynthetic cell factories for bio-butanol production
Project C.2.8: Harvesting sunligfht in a biodegradable polymer 
Project C.2.9: A complementary photosystem for proton pumping in Synechocystis PCC 6803

3. Geoptimaliseerde productie van biobrandstof en andere producten in kweeksytemen voor algen. Deze kennisleemte komt aan bod in 2 kernprojecten:
Project C.2.2: Microalgae as photosynthetic cell factories for biofuel production
Project C.2.7: Growth optimization of diatoms: antenna size of photosynthetic proteins and the role of stress and CO2 

Toepassingsgericht onderzoek

Het bedrijfsleven participeert in zeven zogeheten Utilsatieprojecten:
U2.1 Algae Pilot Production and Development Centre Research programme: Selection of algae strains based on the comparisson of photosynthetic activity in different ractor production unit
U.2.1.1 Algaeparc extension
U2.2 Direct conversion of CO2 and water, into ethylene and oxygen, using light energy and Synechocystis cells as catalyst
U2.3 Harvesting sunlight with plants and microorganisms: imaging and metabolomics with novel microcoil and cryoprobe at ultrahigh magnetic field
U2.4 Algae for green chemicals: physiology and growth optimization of marine diatoms for production of Long Chain Poly Unsaturated Fatty Acids
U2.5 High efficiency seaweed based photo-bioreactor
U2.6 Photosynthetic Algae Power
U2.7 Time-separated wavelength tuning for high yield phototrophic growth
U2.8 Thylakoid multiscale engineering platform

Fundamenteel onderzoek

Naast de kernprojecten worden er 2 fundamentele onderzoeksprojecten uitgevoerd via de Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM). Het betreft:
1. Studying the regulation of light harvesting in the green alga Chlamydomonas to improve its productivity under mass culture conditions;
2. Expanding society’s toolbox to harvest solar energy:  Creating multiscale computational models to optimize oxygenic photosynthesis.

Industriële toepassingen

Verkenning van een isobutanolraffinaderij voor Rotterdam

Begin februari 2014 verscheen het onderzoeksrapport van een consortium met bedrijven en universiteiten die de kansen voor een isobutanolraffinaderij over de eigen sectorgrenzen heen heeft onderzocht. Isobutanol is een basismolecuul dat voor de productie van tal van ‘groene’ producten kan worden gebruikt. Met subsidie van het Rotterdam Climate Initiative, Topsectorenprogramma (TKI Biobased Economy) van het ministerie van Economische Zaken en van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en bijdragen van de partners, heeft het  consortium een technologische en economische verkenning uitgevoerd naar de toepassing van biomassa uit suikeroverschot en bietenpulp voor de productie van isobutanol. 

Hoewel de technologische en economische mogelijkheden goed in beeld komen, zijn er met suiker en/of bietenpulp nog geen rendabele business cases te maken, stelt het Iso Butanol Platform Rotterdam - het consortium dat is opgericht om een waardeketen rond isobutanol te ontwikkelen in de regio Rotterdam. De belangrijkste oorzaak is dat er nog te veel enzymen voor de fermentatie gebruikt moeten worden. Dit maakt de productiekosten aanzienlijk hoger.

Voor een kansrijke keten wil het consortium nu andere biomassamaterialen als grondstof voor groene chemie onderzoeken. Daarvoor overhandigde de provincie Zuid Holland aan Deltalinqs een cheque van 1 miljoen euro subsidie uit het programma Kansen voor West, gesteund door de Europese Unie. Het consortium wil nu verdergaan met onderzoek naar lignocellulose uit houtachtige gewassen.

De ontsluiting van lignocellulose is een business case die men binnen 5 jaar denkt te kunnen realiseren. Een alternatieve en mogelijk duurzamere route is de productie van isobutanol met behulp van cyanobacteriën, met CO2 als grondstof. Dat is een BioSolar-technologie die waarschijnlijk pas over tien jaar commercieel toepasbaar zal zijn.

Gerelateerde onderzoeksprojecten

Ook buiten het BioSolar Cells programma wordt veel relevant onderzoek naar de teelt en benutting van algen voor biobased producten verricht. Voorbeelden daarvan zijn hier te vinden.

Algenteelt elders in de wereld

Op diverse plaatsen in de wereld worden al vele jaren algen geteeld. Ook in Nederland. Daarbij gaat het voornamelijk om het winnen van hoogwaardige componenten voor de productie van farmaceutica, cosmetica, hoogwaardige, meervoudig onverzadigde vetzuren, verdikkingsmiddelen en eiwtten. Zo ontwikkelt Ingrepro BV in het Gelderse Borculo  systemen voor industriële algenproductie voor voeding en biomassa.

In het OMEGA (Ofshore Membrane Enclosure for Growing Algae) project van de NASA is een systeem ontwikkelt waarmee in flexibele plastic buizen op zee algen worden gekweekt. Een uitgebriede paper over het OMEGA project is vrij verkrijgbaar via het open access "Journal of Sustainable Bioenergy Systems" (Vol. 3 No.1, pp 18-32, March 2013).  Voor een publiek van TED legt Jonathan Trent van het NASA project uit hoe je afvalwater van kuststeden zou kunnen gebruiken voor de productie van biodiesel. Dat maakt volgens Trent alleen kans van slagen als je het weet te integrereren met andere economische activiteiten, zoals aquacultuur en andere vormen van duurzame energieopwekking.


 

In Birma (Myanmar) worden algen (Spirulina) geteeld in vier natuurlijke meren met een hoge zuurgraad (zie onderstaand filmpje). De algen worden uit het meer opgevist, gefilterd en gedroogd. Ook hier worden de geoogste algen voornamelijk gebruikt voor de productie van farmaceutica en cosmetica. Wie Birma bezoekt loopt bovendien de kans daar Spirulina Beer aan te treffen, dat wordt verkocht als 'anti-aging drink' (voor wie daarin gelooft).

Meer informatie over algen

Meer informatie over algen is te vinden in de WUR-uitgave 'Microalgen: het groene goud van de toekomst?'. Deze brochure over grootschalige duurzame kweek van microalgen voor de productie van bulkgrondtoffen is een uitgave in de serie Groene Grondstoffen.

Doorzoek de website

Vacatures

Er zijn op dit moment geen vacatures