Hygiëne succesfactor productie Photanol
De scale-up Photanol gebruikt oerbacteriën om via fotosynthese chemicaliën te maken. Dat heeft grote voordelen. Het vergt weinig ruimte en de CO2-uitstoot is negatief. In 2020 verhuisde Photanol naar Delfzijl om daar een industriële pilotfabriek te bouwen. Pierre Hakkesteegt van Photanol: “De afgelopen jaren hebben we vooral geleerd dat een goede hygiëne essentieel is. Nu gaan we kijken hoe we nog een extra circulaire stap kunnen nemen door te onderzoeken of we de overgebleven micromassa kunnen hergebruiken.”
Miljarden jaren voordat de eerste planten zich vormden, bestonden er al eencelligen die met behulp van zonlicht CO2 kunnen omzetten in voedingsstoffen en zuurstof: de cyanobacteriën. De oprichters van Photanol ontdekten dat ze deze genetisch zo aan kunnen passen dat de bacteriën specifieke chemicaliën produceren, zoals melkzuur en glycolzuur. Van beide kun je bijvoorbeeld bioplastics maken en ze worden gebruikt in een scala van producten in de voedingsmiddelen- en cosmetische industrie.
In de jaren na oprichting hebben onderzoekers bij Photanol op verzoek van klanten verschillende stammen cyanobacteriën ontwikkeld die deze en andere chemicaliën produceren. Het bedrijf is nu aan het onderzoeken en experimenteren hoe de productie opgeschaald kan worden in haar pilotfaciliteiten. Dat startte in een 500 liter fotobioreactor in Bleiswijk en vervolgens in een reactor van 200 meter bij innovatiecentrum Prodock in Amsterdam Sloterdijk. De pilotfaciliteiten verhuisden vervolgens naar Delfzijl. Daar test Photanol sinds 2020 verschillende stammen cyanobacteriën in een industriële pilot-installatie.
Om de chemicaliën te maken, hebben de cyanobacteriën CO2 als koolstofbron, zonlicht als energiebron en verder alleen water, wat minerale zouten en een aantal sporenelementen nodig. Het neemt een stuk minder ruimte in beslag dan bij de teelt van plantaardige grondstoffen. Extra voordelen zijn dat het ook op niet-vruchtbare grond kan en er minder water en geen kunstmest of gewasbeschermingsmiddelen nodig zijn. Ten opzichte van fossiele grondstoffen is het voordeel nog veel duidelijker: er vindt CO2-opname plaats, waardoor het mogelijk is om het in te zetten voor CCU (Carbon Capture and Utilization), wat hard nodig is om in de toekomst alle chemicaliën en materialen zonder fossiele grondstoffen te kunnen maken.
Tekst gaat verder onder de foto.
De buizen waarin de cyanobacteriën hun werk doen.
Photanol is in Delfzijl het proces nu verder aan het verfijnen. Pierre Hakkesteegt, hiervoor werkzaam bij Omega Green, is de site supervisor: “We zijn hier aan het onderzoeken wat de meest ideale omstandigheden zijn voor productie. De belangrijkste les hier is dat hygiëne essentieel is voor een goed resultaat. Onze cyanobacteriën produceren bijvoorbeeld glycolzuur. In de grote kas buiten infiltreerden invasieve bacteriën het systeem en consumeerden het glycolzuur. We hebben daarom onlangs het hele systeem en de bijbehorende procedures aangepast om indringers buiten te houden. Dit is eerst getest in het klein binnen. In het eerste kwartaal van volgend jaar starten we weer met een grotere testlocatie buiten. Het is dan stapsgewijs doorzetten totdat we weer terug zijn bij de kilometerlange buizen voor de test op grote schaal.”
Ook de hoeveelheid cyanobacteriën in de reactor en de vorm van de reactor zijn belangrijk om zoveel mogelijk licht bij de bacteriën te krijgen. “Omdat de cyanobacteriën gebruik maken van chlorofyl voor de fotosynthese, zijn ze groen. We kunnen aan de kleur van de vloeistof in de reactor zien hoeveel bacteriën erin zitten. Hoe donkerder groen, hoe meer bacteriën en hoe minder licht er bij de cyanobacteriën kan komen. Bij een te lichte vloeistof zijn er weer te weinig cyanobacteriën om het goede werk te doen. Het is de kunst om daarin de beste balans te vinden. Het goede nieuws is dat met een identieke voorbereiding iedere batch die we maken goed voorspelbaar is”, vertelt Hakkesteegt.
Tekst gaat verder onder de foto.
Pierre Hakkesteegt van Photanol
De overgebleven vloeistof, zonder cyanobacteriën, maar met daarin het product, wordt nog verder opgewerkt. “Op dit moment werken we aan het verder verbeteren van de productiviteit tot competitieve kostprijzen. Wij werken samen met partners om het product verder op te zuiveren tot de gewenste specificaties. Daarnaast gaan we kijken of we het restafval, de afgescheiden cyanobacteriën, wat we ook wel de micromassa noemen, nog een waarde kunnen toekennen”, vult Hakkesteegt aan.
Wanneer de technologie is geperfectioneerd kan Photanol deze in licentie geven. De commerciële productie van een aantal producten zal dan vooral op zuidelijkere locaties kunnen plaatsvinden, omdat daar het benodigde licht en warmte voorhanden zijn.
Photanol werd in 2008 opgericht door de Universiteit van Amsterdam en de hoogleraren Klaas Hellingwerf en Joost Teixeira de Mattos. ICOS Capital nam in 2012 een belang in het bedrijf. Bij de verhuizing naar Delfzijl is ook NOM aandeelhouder geworden. De universiteit van Amsterdam neemt via UvA Ventures deel. Inmiddels heeft Photanol besloten om alle pilot-activiteiten samen te voegen op de locatie in Delfzijl. Hiermee zal Delfzijl het focuspunt worden voor procesopschaling en proefproducties, zo meldt Chemie Park Delfzijl.
