Author profile picture

Die groene technologieën kan het land goed gebruiken, aangezien het nog sterk afhankelijk is van olieschalie, een gesteente waaruit olie geproduceerd wordt.

Gasfermentatie als oplossing

“De concentratie CO2 in onze atmosfeer is hoger dan ooit en groeit nog steeds. De overgang naar een koolstofarme energievoorziening is aan de gang, maar met name de zware industrie en transport zullen nog een tijd afhankelijk blijven van fossiele koolstof. Fermentatie is een manier om fossiele koolstof te vervangen voor duurzame koolstof”, aldus Kaspar Valgepea, assistent professor aan de Universiteit van Tartu.

Hij bekleedt de European Research Area (ERA) leerstoel voor gasfermentatie technologie en zette in 2019 het ultramoderne GasFermTEC laboratorium in Tartu op. Het laboratorium is onderdeel van het Estonian Centre for Biosustainbility (ECB). Met deze groene technologie wil de wetenschapper Estland – en uiteindelijk de rest van de wereld – van twee van belangrijkste problemen van de klimaatcrisis afhelpen: het overschot aan CO2 in de atmosfeer en de almaar groeiende afvalbergen.

Traditionele versus nieuwe generatie gasfermentatie

Traditionele fermentatie, waarbij suiker de grondstof is, wordt al honderden jaren op grote schaal uitgevoerd. Het bekendste fermentatieproces is de conversie van suiker uit malt of druiven in alcohol voor bier en wijn.

In de afgelopen twintig jaar hebben onderzoekers en de industrie intensief onderzoek gedaan naar micro-organismen die kunnen groeien op CO2 als koolstofbron, zonder dat daarbij licht voor energie nodig is. Het idee is simpel: gas gasfermentatie is een nieuwe generatie, duurzame biotechnologie die schadelijke gassen, zoals CO of CO2, gebruikt als basis, in plaats van suiker. Koolstofemissies worden dus ‘gevoed’ aan micro-organismen die de vervuiling omzetten in bio-producten.

Duurzaam hergebruik van CO2

Het onderzoek van Valgepea richt zich niet op de opslag van CO2, maar op het duurzaam hergebruiken ervan. Zijn team volgt twee onderzoekslijnen. “We willen beter begrijpen hoe de bacteriële cellen werken. Met die kennis willen we vervolgens de genetische code van het metabolisme aanpassen, om CO2 of CO om te zetten in bruikbare, nieuwe producten. Zo wordt het gasfermentatieproces sneller en kan het breder ingezet worden.”

De Estse wetenschapper focust zich dus niet op CO2 of CO-stromen. In plaats daarvan lig de nadruk op het begrijpen van de bacteriën en het vinden van algemene oplossingen die daadwerkelijk toepassing in de praktijk vinden. In Tartu worden verschillende gasmengsels, omgevingsomstandigheden en bacteriestammen getest en ontwikkeld. “Het is onze taak om situaties zo realistisch mogelijk na te bootsen en te identificeren wat er met de bacteriën gebeurt onder bepaalde omstandigheden.”

Hardware en wiskundige modellen

In het laboratorium spelen hardware en wiskundige modellen een belangrijke rol. “We kunnen de cel repliceren en modeleren aan de hand van data. We kunnen bijvoorbeeld zien wat er gebeurt met een cel als we het meer gas voeden. Of de genetische code van het metabolisme aanpassen, zodat we het proces van de gasfermentatie efficiënter kunnen maken. Zo weten we binnen vijf seconden hoe de cel daarop reageert, terwijl dat bij een real-life experiment weken duurt.”

“We willen beter begrijpen hoe de bacteriële cellen werken. Met die kennis willen we vervolgens de genetische code van het metabolisme aanpassen, om CO2 of CO om te zetten in bruikbare, nieuwe producten.”

Kaspar Valgepea

Uniek laboratorium

Het laboratorium in Tartu is uniek. Wereldwijd zijn er maar een handjevol vergelijkbare faciliteiten waar industriële omstandigheden op laboratoriumschaal nagebootst kunnen worden. Valgepea deed ervaring op tijdens zijn postdoc bij de Universiteit van Queensland in Australië. Het onderzoeksteam waar hij deel van uitmaakte ontwikkelde bijvoorbeeld samen met het Amerikaanse biotech bedrijf LanzaTech een bacteriestam die afvalgas omzet in een afbreekbaar bioplastic.

Kaspar Valgepea

Toen de kans voorbijkwam om een lab op te starten in zijn thuisland, twijfelde hij geen moment. Hij is nu drie jaar bezig en runt een volledig functionerende faciliteit. Nog steeds werkt hij nauw samen met zowel LanzaTech als het Australische lab. Hij werkt ook samen met lokale bedrijven. “Ideeën kunnen geweldig uitpakken in het laboratorium, maar ze moeten ook op industriële schaal toepasbaar zijn.”

Samen met marktleider LanzaTech werkt het GasFermTEC lab van Valgepea aan het verbeteren van het bestaande, gecommercialiseerde gasfermentatieproces. Bijvoorbeeld door procesoptimalisering en het ontwerpen van bacteriën.

Ingewikkeld onderzoek

Er zijn maar zo weinig onderzoeksgroepen en bedrijven bezig met de technologie, omdat het onderzoek ingewikkeld is. Het fermenteren van afvalgas in bruikbare producten kan plaatsvinden alleen in de afwezigheid van zuurstof. “Je kunt niet zomaar de standaard uitrusting aanschaffen en een laboratorium opzetten. Elke fout die je maakt met zuurstof, zorgt ervoor dat je experiment mislukt. Dat zorgt ervoor dat alles veel tijd kost.”

Hoge verwachtingen

Valgepea heeft hoge verwachtingen van de biotechnologie in het algemeen. Hij hoopt dat de Estse regering dat ook inziet. “Toen de regering aankondigde honderd miljoen euro te reserveren voor het Green Fund, hebben de drie grootste universiteiten van Estland hun handen ineen geslagen. Samen hebben ideeën aangedragen over hoe wij denken dat biowetenschappelijk onderzoek in ons land naar een hoger niveau getild kan worden. We hopen dat de regering ons initiatief zal steunen.”

Steun ons!

Innovation Origins is een onafhankelijk nieuwsplatform, dat een onconventioneel verdienmodel heeft. Wij worden gesponsord door bedrijven die onze missie steunen: het verhaal van innovatie verspreiden. Lees hier meer.

Op Innovation Origins kan je altijd gratis artikelen lezen. Dat willen we ook zo houden. Heb je nou zo erg genoten van de artikelen dat je ons een bedankje wil geven? Gebruik dan de donatie-knop hieronder:

Doneer

Persoonlijke informatie