Efficiëntere chemische processen dankzij enzymatische procesintensificatie
Zoek je een biogebaseerd alternatief voor een bestaand chemisch proces of wil je een enzymatisch proces verbeteren? VITO heeft de expertise, uitrusting en infrastructuur die hiervoor nodig is.
Waarom kiezen voor enzymatische omzettingen in plaats van chemische omzettingen?
Enzymatische omzetting benut de specificiteit en efficiëntie van enzymen om substraten om te zetten in gewenste producten met hoge selectiviteit en minimale nevenreacties. Deze omzettingen spelen een cruciale rol bij de productie van farmaceutica, fijne chemicaliën, biobrandstoffen en ingrediënten voor de voedingsindustrie, en bieden een duurzaam alternatief voor traditionele chemische synthese.
- Hogere selectiviteit en specificiteit: Enzymen bieden uitzonderlijke substraat- en productspecificiteit, waardoor er minder nood is aan complexe zuiveringsstappen.
- Mildere reactieomstandigheden: Enzymatische processen vinden doorgaans plaats bij kamertemperatuur en neutrale pH, wat het energieverbruik en het gebruik van agressieve chemicaliën minimaliseert.
- Verminderde milieu-impact: Enzymatische reacties genereren minder bijproducten en gevaarlijk afval.
- Biologische afbreekbaarheid en veiligheid: Enzymen zijn biologisch afbreekbaar en over het algemeen niet-toxisch, wat bijdraagt aan veiligere en duurzamere productieprocessen.
- Complexe reacties katalyseren: Enzymen kunnen ingewikkelde biochemische transformaties faciliteren die moeilijk of onmogelijk zijn met traditionele chemische katalysatoren.
Typische toepassingen van enzymatische katalyse
- Synthese van fijne chemicaliën en tussenproducten
- Synthese van chirale moleculen
- Voedselverwerking en ingrediëntmodificatie
- Selectieve functionalisering van moleculen
- Ontwikkeling van farmaceutica en actieve farmaceutische ingrediënten (API's)
Industriële voorbeelden van enzymatische katalyse
Chemische industrie: productie van acrylamide
Acrylamide, een belangrijke monomeer voor polyacrylamideproductie, wordt traditioneel gesynthetiseerd met een koperen katalysator. Enzymatische katalyse met nitrilhydratase heeft dit proces echter gerevolutioneerd. De enzymgekatalyseerde reactie vindt plaats onder mildere omstandigheden, wat het energieverbruik en de productie van gevaarlijk afval aanzienlijk vermindert. Deze methode biedt ook hogere selectiviteit en opbrengst, wat de efficiëntie en milieuvoordelen van biokatalyse aantoont.
Voedingsindustrie: productie van high-fructose corn syrup
In de voedingsindustrie wordt zetmeel via enzymatische omzetting omgezet naar high-fructose corn syrup (HFCS) met behulp van amylase, glucoamylase en glucose-isomerase. Deze enzymen werken achtereenvolgens om zetmeel af te breken tot glucose en vervolgens glucose om te zetten in fructose. Het proces is zeer specifiek, wat zorgt voor een hoge zuiverheid en opbrengst van HFCS terwijl milde omstandigheden worden gehandhaafd die de voedingskwaliteit behouden.
Ingrediënten voor persoonlijke verzorgingproducten: duurzame esters
Oleon heeft Europa's meest innovatieve oleochemiefabriek geopend in Oelegem, nabij Antwerpen, gespecialiseerd in duurzame enzymatische esterificatie voor de voedings- en cosmetica-industrie. Deze faciliteit vermindert CO₂-uitstoot met meer dan 40% en afvalproductie met 60%, wat een aanzienlijke vooruitgang is voor milieuvriendelijke industriële processen. Jaarlijks produceert het 3.000 ton duurzaam vervaardigde esters die wereldwijd worden gedistribueerd via de Haven van Antwerpen.
Hoe ondersteunt VITO jou?
VITO helpt bij het ontwerpen van nieuwe enzymatische processen en het intensiveren van bestaande processen. Je kunt rekenen op ondersteuning op verschillende niveaus:
- Karakterisering van biokatalysatoren
- Ontwikkeling van een digital twin-procesmodel voor simulatie
- Kg-schaalproductie voor kwaliteitscontrole
- Ontwikkeling van economische modellen ter ondersteuning van processen
- Pilotproductie op pre-commercieel niveau
- Engineeringondersteuning voor commerciële productie
Optimaliseer nu je processen met enzymatische intensificatie
Ontdek hoe je kosten kunt besparen en efficiëntie kunt verhogen. Neem contact op met Marzio Monagheddu voor meer informatie.
Vragen over enzymatische procesintensificatie
Enzymatische procesintensificatie is geschikt voor de farmaceutische, cosmetica-, levensmiddelen-, veevoeder-, smaak- en geurstoffenindustrie, fijnchemie en andere bedrijven. Eigenlijk voor elk bedrijf dat enzymatische conversies wilt ontwerpen en optimaliseren of een biogebaseerd alternatief zoekt voor chemische processen. Daarnaast is het ook interessant voor bedrijven die actief zijn in de ontwikkeling van biokatalysatoren en die een ontwikkelings- of schaalvergrotingspartner voor bioprocessen nodig hebben en voor technologieontwikkelaars of -leveranciers.
Ja, dat kan. Zowel een enkele membraanfiltratiestap of een cascade van membranen kan worden gebruikt om oligomeren te verkrijgen met een specifiek moleculegewichtsbereik. Voorbeelden hiervan zijn peptiden en oligosacchariden.
Ja. De momenteel commercieel verkrijgbare ondersteunde enzymen zijn gemakkelijk te hanteren en hebben een levensduur die vergelijkbaar is met veel heterogene katalysatoren.
De prijs van enzymen is de laatste jaren aanzienlijk gedaald, dankzij de toename van het commerciële volume op de markt en het aantal leveranciers. Tegenwoordig ligt hun prijs niet ver van andere gespecialiseerde katalysatoren, en hun voordelen op het gebied van specificiteit, milde reactieomstandigheden en milieuvriendelijkheid kunnen in veel toepassingen hun initiële kosten compenseren.
