Biologische binnenbocht bij UvA

René Didde

Met een draai aan een tapkraan stroomt een groenige vloeistof van blauwalgen gretig in een verticaal buizenstelsel met een inhoud van vierhonderd liter. In een hoekje van het kassencomplex van de Universiteit van Amsterdam werd vorige week de proef­fabriek van spinoff Photanol geopend.

Waar in de zomerse praktijk van bijvoorbeeld het Zoommeer of het Veluwemeer de blauwalg een slechte naam heeft door badgasten jeukende bulten te bezorgen, proberen onderzoekers de eencellige cyanobacterie door genetische modificatie aan een beter imago te helpen. ‘We hebben een serie genetische cassettes voorhanden die we in de alg kunnen inbouwen, zodat we in één stap biobrandstoffen kunnen produceren’, zegt professor Klaas Hellingwerf, microbioloog en een van de uitvinders van het proces.

Op louter koolstofdioxide en zonlicht groeien de blauwalgen en maken ze melkzuur. Deze bulkchemicalie wordt in een reactor opgevangen en opgewerkt totdat de concentratie hoog genoeg is om het melkzuur met kalk te laten neerslaan. Een van de toepassingen is het polymeriseren van melkzuur, waarna het bijvoorbeeld als afbreekbare hechtdraad na medische operaties kan dienen.

‘Als we de blauwalg voorzien van andere genetische cassettes kunnen we de populaire biobrandstof ethanol maken, of butanol’, aldus Hellingwerf. Op termijn ligt ook etheen in het verschiet. Dat kan als vervanger dienen van aardgas.

‘Photanol’ noemen de uitvinders hun combinatie van fotosynthese en fermentatie. Waar producenten van eerste generatie biobrandstoffen mikken op gewassen die door fotosynthese suikers maken, planten oogsten, suikers isoleren en fermenteren, neemt het Photanol-proces een chemische binnenbocht. ‘We hoeven geen biomassa op te bouwen en daarna geen ingewikkelde trucs uit te halen om een product te isoleren’, zegt de bioloog.

Het proces is daardoor efficiënter, vergt nauwelijks energie, water of voedingsstoffen en kent geen afval. ‘En we werken in industriële reactoren en leggen anders dan met tarwe of maïs geen beslag op kostbare cultuurgrond en concurreren dus niet met voedselproductie. De blauwalgcellen zijn onze katalysatoren en duurzame fabriekjes tegelijk.’

In de proeffabriek wordt de koolstofdioxide geleverd door een schattig gevelkacheltje. In een commerciële praktijk zal het bedrijf uiteraard op zoek gaan naar een locatie naast een energiecentrale of anaerobe vergister. Doordat Photanol met genetisch gemodificeerd materiaal werkt, zijn extra veiligheidsmaatregelen aangebracht. Hoewel het om de lichtste klasse van gmo’s gaat, doodt men de uitgewerkte blauwalgen in de afvalstroom met perazijnzuur, waarna deze stroom in een autoclaaf nogmaals wordt gesteriliseerd.

De uitvinders hebben hun vinding binnen één jaar tijd gepatenteerd en als spinoffbedrijf aan de UvA-holding in de markt gezet. In het lab is de directe productie van melkzuur door de blauwalg meerdere keren aangetoond (proof of concept) in een erlenmeyer van één liter, nu gaat het om de proof of principles in een reactor van duizend liter. ‘We denken dat dit de schaal is waarop het proces in aan elkaar geschakelde modules commercieel vrucht kan afwerpen’, zegt mede-initiatiefnemer professor Joost Teixeira de Mattos van Photanol bv. De proeffabriek is mede mogelijk geworden door een subsidie van 450 duizend euro van Agentschap NL. Ook groene ‘cleantech’-investeerder ICOS Capital ziet brood in het concept, zo werd bij de opening in de kas bekend gemaakt.

De onderzoekers hebben in eerste instantie gekozen om het proces te commercialiseren voor de productie van melkzuur. ‘De blauwalgen produceren tweemaal zoveel melkzuur als ethanol en melkzuur is ook nog eens tweemaal zoveel waard als ethanol.’ Het theoretisch maximum is 250 ton melkzuur per hectare per jaar. De onderzoekers willen in elk geval veertig procent, ofwel honderd ton halen. Dat levert ook ongeveer honderd duizend euro per hectare per jaar op. Ter vergelijking, een eerste generatie biobrandstof als tarwe levert grofweg tien ton suiker per hectare per jaar op, ofwel tien duizend euro per hectare per jaar. In het Wageningse Algaeparc worden vetzuren uit groene algen geperst voor de productie van biodiesel. De productie daarvan wordt geschat op dertig ton per hectare per jaar, ofwel 25 duizend euro per hectare per jaar.