Koolstofdioxide is een van de belangrijkste aanjagers van klimaatverandering. De CO2-uitstoot moet in de toekomst dan ook worden verminderd. Fraunhofer-onderzoekers tonen een mogelijke manier om CO2 te verminderen. Ze gebruiken het broeikasgas als grondstof, bijvoorbeeld voor kunststoffen. Daartoe produceren zij eerst methanol en mierenzuur uit CO2, die zij via micro-organismen omzetten in bouwstenen voor polymeren en dergelijke.
Het bijzondere is echter niet alleen deze methanol- en mierenzuurproductie op basis van CO2. Het gaat ook om de combinatie met biotechnologie: namelijk met fermentaties door micro-organismen. De onderzoekers produceren eerst methanol en mierenzuur uit het klimaatschadelijke afvalproduct CO2. Dat gebruiken zij als ‘voer’ voor micro-organismen. Die kunnen vervolgens verdere grondstoffen maken. Bijvoorbeeld organische zuren, die worden gebruikt als bouwstenen voor polymeren. Zo zou je op basis van CO2 plastic kunnen produceren. Een andere mogelijkheid is de productie van aminozuren. Die kunnen worden gebruikt voor de productie van voedingssupplementen of diervoeder.
Nieuwe organismen
“We kunnen volledig nieuwe producten realiseren, maar ook de CO2-voetafdruk van bestaande producten verbeteren”, zegt dr. Jonathan Fabarius, hoofd van de afdeling microbiële katalyse bij Fraunhofer IGB. Terwijl conventionele chemische processen veel energie en soms giftige oplosmiddelen vergen, kunnen de producten met micro-organismen worden geproduceerd onder schonere en onder energie-efficiëntere omstandigheden. De microben groeien immers in milieuvriendelijkere waterige oplossingen.
Het onderzoeksteam gebruikt niet alleen bacteriën die van nature al methanol metaboliseren. Ze zetten daarvoor ook gisten in, die in de natuur eigenlijk helemaal niet doen. De onderzoekers houden voortdurend in de gaten of er nieuwe interessante organismen worden ontdekt. Daarbij gaan ze na of deze geschikt zijn als “celfabriek”.
‘Metabolic engineering’
Maar hoe maken deze micro-organismen eigenlijk de grondstoffen? En hoe kun je beïnvloeden wat zij produceren? In principe gebruiken we het metabolisme van het micro-organisme om de productie van producten te sturen, legt Fabarius uit. “Om dit te doen, introduceren we genen in de microben die de blauwdruk leveren voor bepaalde enzymen. Dit wordt ook wel metabolic engineering genoemd.”
De enzymen die dan in het micro-organisme worden geproduceerd, katalyseren op hun beurt de productie van een bepaalde grondstof. De onderzoekers schakelen echter specifiek genen uit die deze productie negatief zouden kunnen beïnvloeden. “Door de ingebrachte genen te variëren, kunnen we een breed scala aan grondstoffen produceren”, aldus Fabarius.
Het onderzoeksteam werkt aan de volledige productieketen. Van de micro-organismen, via genmodificaties, tot opschaling van de productie. Terwijl sommige fabricageprocédés zich nog in het laboratoriumstadium bevinden, worden andere producten reeds geproduceerd in de eerste bioreactoren met een capaciteit van tien liter. Wat de industriële toepassing van dergelijke processen betreft, ziet Fabarius dit meer op de middellange tot lange termijn. Dat kan volgens hem nog wel tien haar duren.
Ook interessant: Klimaatdoelen halen? Zet CO2 om in mierenzuur
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
