Productie van biopolymeren (door de schimmel Aureobasidium pullulans) voor metaal bescherming

Veel infrastructuur in Nederland en elders is gebaseerd op metaal. Corrosie en verouderingseffecten verminderen de levensduur van metaal en eisen een goede bescherming. Om metaal te beschermingen wordt er vaak een coatingslaag toegepast. Dit is in feite een fysisch-chemische barrière tussen de omgeving en het metaal. Naast oxidatieprocessen kunnen ook micro-organismen zoals bacteriën metaal aantasten. Coatings bevatten vaak conserveringsstoffen, chromaat-zouten en Chroom-6 om de levensduur en de werking te verbeteren (1, 2). Het langdurig beschermen van metaal zonder het gebruik van toxische stoffen is al sinds jaren een belangrijke doelstelling in de metaalindustrie en bij hun toepassers. Vijf jaar geleden is er een succesvolle duurzame, niet-giftige biologische coating voor hout op de markt gebracht (Xyhlo biofinish). Deze op lijnzaadolie en de schimmel Aureobasidium pullulans gebaseerde coating biedt bescherming tegen microbiële aantasting en klimatologische- en omgevingsinvloeden, zoals water, UV en micro-organismen (3). In recent onderzoek is aangetoond dat biofilms van A. pullulans en extracellulaire polymere stoffen (EPS) geproduceerd door A. pullulans anorganische materialen zoals metaal kunnen beschermen tegen corrosie (4). Door de schimmel A. pullulans en lijnzaadolie toe te passen in een beschermingssysteem wordt metaal corrosie mogelijk ook voorkomen. MKB-bedrijven Quartier en Xylotrade stellen samen met grootbedrijf Voestalpine (Railpro) de praktijkvraag of de bescherming van metaal door een biologische coating op basis van levende schimmelcellen en lijnzaadolie gerealiseerd kan worden. In het project werd de schimmel A. pullulans zowel industrieel als op lab-schaal gefermenteerd. Daarnaast werden behandelingen bestaande uit de verschillende schimmelsuspensies, lijnzaadolie, de EPS pullulaan en de industriële Biofinish coating toegepast op het metaaloppervlak. Deze metaal behandelingen werden gedurende 4 maanden (bestaande uit de maanden mei, juni, juli en augustus) blootgesteld aan buitencondities en in overdekte buitencondities. De buitenexpositie van de samples laten zien dat onoverdekte buitencondities een grotere aantasting laten zien dan overdekte buitencondities. De verschillende oppervlakte behandelingen laten zien dat er een positieve invloed is van de Biofinish en lijnzaadolie-houdende behandelingen t.o.v. de blanco samples en samples behandeld met enkel industriële fermentatie

In vele industrieën zoals in de scheepsbouw, luchtvaart en infrastructuur worden metaalsoorten veelvuldig
toegepast omdat het een sterk en gemakkelijk te verwerken materiaal is. Nadelig is dat het materiaal bij
buitentoepassing corrodeert. Daarom wordt er veelal gebruik maakt van een oppervlaktebehandeling zoals
een verfsysteem of coating. Traditionele coatings bevatten vaak schadelijke stoffen zoals conserveringsstoffen, chromaat-zouten of Chroom-6 om infecties en oxidatieprocessen te verminderen en de levensduur van het materiaal te verlengen. Daarnaast zijn veel coatings op aardolie gebaseerd en kunnen microplastics door verwering vrijkomen. Milieuvriendelijke en duurzamere beschermingssystemen zouden een mijlpaal zijn in de metaalindustrie. De schimmel Aureobasidium pullulans wordt in combinatie met lijnzaadolie inmiddels al succesvol toegepast voor het beschermen van hout en kan door zijn aanmaak van pullulaan of andere extracellulaire polymere stoffen (EPS) mogelijk een grote rol spelen in de zoektocht naar milieuvriendelijke en duurzame beschermingssystemen voor metaal. In onderzoek is aangetoond dat de extracellulaire polymere stof pullulaan in staat is om corrosie op metaal sterk te verminderen. Het nadeel is echter dat pullulaan wateroplosbaar is. Het doel van dit missie-gedreven onderzoek is om een fermentatieproces te ontwikkelen waarbij geschikte en watervaste biopolymeren voor de bescherming van metaal worden geproduceerd door de schimmel A. pullulans. Door een nieuw fermentatieproces kan de productie van deze EPS gestimuleerd worden. Met een beschermingssysteem van A. pullulans, EPS en lijnzaadolie kunnen de corroderende factoren als vocht en zuurstof worden verminderd. Daarnaast kan de productie van melanine door A. pullulans een rol spelen in de bescherming tegen UV-licht waardoor gepolymeriseerd lijnzaadolie langer stabiel blijft. Deze onderdelen zullen een dergelijke oppervlaktebehandeling voor metaal geschikt maken voor buiten toepassing en geven meer toegevoegde waarde aan het product.