Microbiële olie op maat

Samenvatting
Klimaatverandering door overmatig gebruik van fossiele brandstoffen bedreigt onze planeet en leidt op mondiaal niveau tot het zoeken naar alternatieven en het nemen van maatregelen om de zogenaamde ‘carbon-footprint’ te verlagen. Ook de Nederlandse overheid, het bedrijfsleven en kennisinstellingen zetten samen in op activiteiten gericht op verlaging van deze carbon footprint. De vervanging van fossiele grondstoffen door plantaardige biomassa reststromen is daar een onderdeel van.
In het project Microbiële Olie op Maat' is een door het HAN BioCentre geselecteerde giststam HBC025 gebruikt als ‘productiesysteem’. Deze giststam is in staat op veel verschillende C5 en C6 suikers als koolstofbron te groeien afkomstig uit biomassa. Door HBC025 te laten groeien op voorbewerkte reststromen van zeefgoed, zeewier en bermgras is in het RAAK-PRO project een tweede generatie olie gemaakt. Hierbij zijn verschillende pilot batches olie geproduceerd waarbij een nieuwe 50-liter bioreactor is ingezet. De samenstelling van de olie is voor toepassingen in decoratieve verf, asfalt en kleurconcentraten op maat gemaakt door de gist genetisch aan te passen. Door genetische modificatie van de gist is de vetzuursamenstelling van de olie veranderd met een 5x hogere concentratie aan C18:2 vetzuren (linolzuur) in vergelijking met wild-type met als doel drogende eigenschappen van de olie in de verf te verbeteren. De olie is o.a. getest in toepassingen als bindmiddel met beoordeling op viscositeit, droging, hardheid en vergeling. Resultaten zien er veelbelovend uit maar zullen moeten worden bevestigd met grotere testhoeveelheden olie waarvoor verdere opschaling van het bioreactor volume noodzakelijk is. Via een techno-economische evaluatie is zicht verkregen op de kosten van de productie van olie op grote schaal.
Het project als geheel levert nieuwe en belangrijke inzichten op voor de ontwikkeling en toepassing van microbiële olie in brede zin. Nieuwe kennis kan worden ingezet binnen het onderwijs bij chemie, biologie en bio-informatica. Het project heeft daarnaast geleid tot 2 wetenschappelijke publicaties, een publicatie in de New Scientist en is gepresenteerd op diverse symposia en festivals. Tevens is het te zien geweest in het RTLZ programma de Barometer.

Aanleiding
Klimaatverandering door overmatig gebruik van fossiele brandstoffen bedreigt onze planeet. Mondiaal zoekt men daarom naar alternatieven om de CO2-uitstoot te verlagen. Een aantal bedrijven heeft HAN BioCentre benaderd om hen te helpen een alternatieve olie te vinden als basis voor hun kleurstof-concentraten, verven en bitumineus materiaal. Vanwege de nadelen van plantaardige olie als grondstof, zijn de bedrijven specifiek geïnteresseerd in de mogelijkheden van microbiële olie (tweedegeneratie bio-olie).

Doelstelling
Hoofddoelstelling van het project is om te komen tot een duurzame en economisch rendabele productie van microbiële olie met een samenstelling die voldoet aan de eisen van de bedrijven. Hiervan afgeleid heeft het onderzoek 3 subdoelen:
" het met gist ontsluiten van biomassa (afvalstromen, o.a. papierpulp) naar een tweedegeneratie bio-olie;
" de samenstelling van de olie op maat maken door de gist genetisch aan te passen en de groeicondities te optimaliseren;
" het verhogen van de olieopbrengst en isolatie-efficiëntie om het proces economisch rendabel te maken.

Het onderzoek is georganiseerd in 6 werkpakketten (WP) waarbij ieder werkpakket eigen 'deliverables' en een specifieke expertise heeft. De werkpakketten starten gelijktijdig, ieder onder leiding van een domeinexpert. Daarbij bevat WP1 de in silico-activiteiten (bio-informatica en 'comparative genomics'), WP2 de moleculaire biologie (mutagenese en qPCR), WP3 de chemische analyse (GC en LC/MS) en WP5 de bioraffinage. De centrale werkpakketten zijn WP4, de productie van bio-olie met stam HBC025 (fermentatie van biomassa), en WP6, het testen van de gezuiverde olie in de praktijk.

Beoogde resultaten
1) De ontwikkeling van een microbiële olie die men economisch rendabel en maatschappelijk verantwoord kan produceren en die in samenstelling aangepast kan worden aan verschillende producttoepassingen.
2) Het uitbreiden en verduurzamen van het bestaande netwerk rond gistenolie. Hiertoe wordt een consortium gevormd van onderwijsinstellingen, bedrijven en brancheorganisaties dat de hele keten van grondstof tot aan toepassing dekt, zowel op het gebied van kennis als op economische activiteit.

Het project is geïntegreerd in het bestaande curriculum Biologie & Medisch, Chemie en Bio-Informatica. De HAN vernieuwt de chemieminor 'Discovery, analysis and production of bio-molecules' en ontwikkelt een minor bio-informatica en een onderwijsmodule voor professionals (i.s.m. consortiumpartners). Brancheorganisatie MVO rapporteert de voortgang van het onderzoek aan bedrijven die zich bezighouden met duurzame productie. Na afloop van het onderzoek zal de betrokken promovendus vakinhoudelijk onderwijs verzorgen. De communicatie- en disseminatieactiviteiten worden in het tweede projectjaar nader uitgewerkt.