Is er een alternatief voor fossiele grondstoffen in de productie van surfactanten? Het Frans-Belgische onderzoeksteam ValBran onderzocht de mogelijkheid om surfactanten met een hoge toegevoegde waarde uit zemelen te maken. Het project zet meteen het potentieel van dit restproduct van tarwekorrels in de verf.
Surfactanten
Surfactanten zijn stoffen die de oppervlaktespanning tussen twee oppervlakken wijzigen. Ze worden ook wel oppervlakte-actieve stoffen genoemd. Surfactanten worden gebruikt in ontzettend veel producten en toepassingen, zoals schoonmaakmiddelen, emulgatoren, oplosmiddelen, schuimmiddelen, oppervlaktespanning verlagende middelen, dispergeermiddelen, …
De markt bestaat momenteel hoofdzakelijk uit niet-biologische (uit de petrochemie) of gedeeltelijk biologische surfactanten (die meer dan 40% stoffen van biologische oorsprong bevatten).
Het ValBran-project focuste daarom op de volledig biologische surfactanten (die meer dan 95% stoffen bekomen uit biomassa bevatten). Er zijn verschillende factoren (waaronder hogere kosten) die de ontwikkeling en de verkoop van deze biologische surfactanten beperken. Het ValBran-project had tot doel oplossingen te ontwikkelen om deze hindernissen voor de productie van biologische surfactanten uit de weg te ruimen.
Tarwezemelen als bron voor duurzame biologische surfactanten
Het project ValBran focuste op de valorisatie van tarwezemelen tot surfactanten voor toepassingen met een hoge toegevoegde waarde. Aan tarwezemelen is er in de regio’s die aan dit project deelnamen, geen gebrek. Maalderijen en bedrijven die bio-ethanol leveren, hebben dit restproduct in overvloed.
De beoogde afzetgebieden zijn:
- cosmetica
- fytosanitaire producten
- additieven voor levensmiddelen en diervoeder
- schoonmaakmiddelen
Wat maakt biologische surfactanten zo interessant?
- hun lage ecotoxiteit en hun biologische afbreekbaarheid
- ze voldoen gemakkelijk aan regelgeving
- ze maken gebruik van goedkope grondstoffen
- hun grote diversiteit aan mogelijke structuren
- ze hebben betere schuimeigenschappen
- hun bredere toepassingsgebied in vergelijking met aardolie-gebaseerde surfactanten
- hun antimicrobiële eigenschappen
In het project werden twee categorieën surfactanten bestudeerd:
- De alkylpolyglycosiden (APG): de markt van de APG’s wordt wereldwijd op 100.000 t/jaar geschat. Ze worden als emulgators gebruikt voor toepassingen zoals cosmetica, schoonmaakmiddelen of fytosanitaire producten.
- De suikeresters: de markt voor suikeresters is ongeveer 10.000 t/jaar wereldwijd. Deze worden voornamelijk gebruikt als emulgators voor cosmetica en voeding.
Deze surfactanten worden verkregen door de hydrolyse van cellulose en hemicellulose uit tarwezemelen en door het enzymatisch enten van een alcohol- of een vetketen op deze suikers. Daarna worden de oppervlakte-actieve eigenschappen van de geproduceerde moleculen getest.
ValBran-resultaten
De beoordeling van de eigenschappen van de biologische surfactanten uit het project heeft hun belang aangetoond voor diverse toepassingen. Dit belang werd bevestigd door testen die werden uitgevoerd door verschillende bedrijven (ARD in Frankrijk, Sopura en Nuscience in België) in verschillende formuleringen. Er is dus zeker potentieel voor het gebruik van tarwezemelen voor de productie van surfactanten.
We zetten enkele van de belangrijkste conclusies op een rij:
- Er zijn genoeg tarwezemelen beschikbaar voor verdere valorisatie.
- Dankzij de enzymatische technologie kunnen uit tarwezemelen biologische surfactanten met interessante eigenschappen worden geproduceerd.
- Momenteel zijn de productiekosten het belangrijkste obstakel voor de marktgroei van biologische surfactanten want ze zijn nog altijd duurder dan hun tegenhangers op basis van aardolie.
- De resterende tarwezemelen uit het proces kunnen interessant zijn voor diervoeder. De werking van de voor het proces gebruikte enzymen (cellulase en hemicellulase) zou immers de verteerbaarheid van de zemelen kunnen verbeteren. Bovendien zou het gehalte aan vezels, dat in de resterende tarwezemelen licht verhoogd is, gunstig zijn voor het voeder van herkauwers. Deze mogelijkheden voor de valorisatie van residuen van zemelen moeten buiten het project verder worden onderzocht.
- De experimenten in het kader van het ValBran-project zijn uitgevoerd op laboratoriumschaal. Om de technisch-economische haalbaarheid van de processen aan te tonen, moeten er op pilootschaal testen worden uitgevoerd. Zo'n opschaling is een voorwaarde om een technologie te valideren voordat deze naar de industriële fase gaat.
