Met een masterthesis over het produceren van bioplastics uit CO2 ontving Stef Ghysels, doctoraatsonderzoeker aan de Universiteit Gent, de ‘Dow Chemical Prize for Innovative Solutions’.
VITO senior researcher Linsey Garcia-Gonzalez en UGent Professor Eveline Volcke waren de promotoren van deze studie, die door DOW geprezen werd omdat ze innovatieve oplossingen biedt én focust op duurzaamheid. Naast de prijs toegekend door DOW, zal een artikel over de thesis gepubliceerd worden in Elsevier’s Bioresource Technology.
In de studie wordt gekeken naar de omzetting van CO2 die zich in de atmosfeer bevindt. Zowel het klimaatakkoord van Parijs als de 2030 HORIZON van de Europese Unie wijzen op het belang van CO2-reductie voor het behalen van onze klimaatdoelstellingen, en dit kan onder meer door het uit de lucht de halen, CCU genaamd (Capture and Utilisation). Met de studie van Stef Ghysels ligt er een productiestrategie op tafel om hoogwaardige bioplastics uit dit soort CO2 te produceren.
Kwaliteitsvolle bioplastics maken met bacteriën en CO2
Er is al veel onderzoek gebeurd naar de omzetting van CO2 in bioplastics, gebruik makende van specifieke bacteriën. Niet alle bioplastics zijn echter even kwaliteitsvol. Stef Ghysels focuste in zijn studie op het copolymeer poly(3-hydroxybutyraat-co-3-hydroxyvaleraat), afgekort PHBV. PHBV is flexibeler, bewerkbaarder en makkelijker biodegradeerbaar dan andere onderzochte polymeren. Bovendien is het mogelijk deze goede eigenschappen te verfijnen, afhankelijk van de specifieke toepassingen in bv. verpakkingen, medicinale implantaten, prebiotica …
Fermentatie speelt sleutelrol
Om de CO2-reductie te koppelen aan de productie van het biopolymeer PHBV werd een fermentatieproces ontwikkeld. Opgekweekte bacteriën werden gevoed met CO2, alsook waterstofgas, zuurstof en valeriaanzuur, waardoor in een fermentor PHBV wordt gevormd. Dit proces werd geoptimaliseerd om PHBV met een welbepaalde samenstelling te verkrijgen. Hiervoor werden een aantal experimenten uitgevoerd en een wiskundig model ontwikkeld om het proces beter te begrijpen.
Bruikbare resultaten
Stef Ghysels komt in zijn thesis tot het besluit dat door de integratie van procesontwerp en modellering het mogelijk is om een specifiek bioplastic (PHBV) te produceren waarvan de samenstelling en de eigenschappen kunnen worden aangepast aan specifieke vereisten. Bovendien gaat het hier om een duurzame CCU technologie.
Expertisecentrum CO2 valorisatie
VITO bouwt al sinds een aantal jaren vergaande kennis op inzake het valoriseren van CO2 uit puntbronnen en de lucht. Hierbij focust VITO op biotechnologische processen als fermentatie en (bio-)electroconversie. Beiden hebben hun technische haalbaarheid al bewezen.
Meer informatie
Stef Ghysels, UGent, Stef.Ghysels@UGent.be
Linsey Garcia-Gonzalez, linsey.garcia-gonzalez@vito.be
