Productie en ontsluiting van PHA: succesvolle GCC-minor van de Hogeschool Rotterdam

Jeremy Bhagola & Elroy van der Steen, studenten van de Hogeschool Rotterdam hebben in januari 2018 succesvol een minorstudie afgerond die in kaart bracht hoe PHA (biologisch afbreekbaar plastic) het beste gewonnen kan worden uit micro-organismen. Opdrachtgever was de Green Chemistry Campus.

Op het moment dat PolyHydroxyAlkanoaat (PHA) geproduceerd is in de micro-organismen zal deze gewonnen moeten worden uit de organismen. Hierbij is het belangrijk dat er zo weinig mogelijk PHA verloren gaat in de downstream om de opbrengst maximaal te kunnen behouden. Voor de productie van de gekozen PHA (P3HB3HV) zijn de volgende downstream processen in de literatuur gevonden:

  • Osmotische ontsluiting
  • Chemische ontsluiting
  • Mechanische ontsluiting

Vervolgens is bepaald welke methode het meest geschikt is voor industriële schaal. Omdat er bij chemische ontsluiting de cellen opgelost dienen te worden in aceton brengt dit een hoop gevaren met zich mee voor zowel menselijke veiligheid als milieu. Hierdoor is chemische ontsluiting niet geschikt voor dit proces.

Bij het extraheren van PHA door middel van osmotische druk dient de concentratie van een zout constant te veranderen. Op lab schaal is dit haalbaar echter op industrieel niveau wordt de hoeveelheid benodigde zout dusdanig hoog dat dit niet te realiseren valt. Mechanische verstoring door middel van hogedruk homogenisatie is daarentegen toepasbaar op industriële schaal en veilig. Echter liggen de kosten van deze methode hoger door het energieverbruik.

Het downstreaming proces is opgebouwd uit meerdere stappen. Omdat de fermentatie een batch proces is wordt er gebruik gemaakt van tussenopslag om het batch proces om te zetten in een continu proces. Vanuit de opslagvaten wordt het fermentatiemedium verpompt naar de high pressure homogeniser (HPH). Vervolgens wordt het medium dat bestaat uit water, nutriënten, glycerol, P3HB3HV en cel resten gezuiverd. De eerste zuiveringsstap is een dubbel uitgevoerd crossflow filtratie. In de eerste stap zullen de nutriënten, de glycerol, de kleine cel resten en een deel water worden gescheiden van het medium. Het medium bestaat na de eerste stap nog uit water, P3HB3HV en grootte cel resten. In de tweede stap worden de grootte cel resten en wederom water gezuiverd van het medium. Vervolgens wordt het medium voornamelijk bestaand uit P3HB3HV en water gedroogd door middel van een centrifuge en een flashdroger.

Voor de mechanische ontsluitingen zijn massa- en energiebalansen opgesteld op basis waarvan een kosten schatting is gemaakt. Deze geeft weer dat het nog moeilijk is PHA economisch verantwoord op deze manier te winnen. Verder onderzoek moet de kosten verder doen verlagen.

Meer informatie & contact

Wilt u meer weten over dit onderzoek of over de mogelijkheid om úw onderzoeksvraag te laten beantwoorden door studenten? Neem dan contact op met Peter van der Ham via p.vanderham@greenchemistrycampus.com of +31 (0)6 53 76 09 46

Initiatiefnemers van de Green Chemistry Campus

Rewin
Sabic
Gemeente Bergen op Zoom
Provincie Noord-Brabant