Vanuit het ZEEVIVO project werd in werkpakket B, Bioraffinage, onderzoek gedaan naar het opwaarderen van eiwit uit zeewier. De hoofdvraag was: Hoe is uit zeewier een commercieel interessant eiwitconcentraat te extraheren met een eiwitgehalte van tenminste 60%? Om deze vraag te beantwoorden zijn optimalisatieproeven uitgevoerd in het laboratorium. Daarnaast zijn er extractieproeven op pilotschaal gedaan, gevolgd door het concentreren en zuiveren van de eiwitten in deze extracten met behulp van membraanfiltratie.
MULTIFILE
Stricter environmental policies, increased energy prices and depletion of resources are forcing industries to look for bio-based and low carbon footprint products. For industries, flax is interesting resource since it is light, strong, environmental friendly and renewable. From flax plant to fiber products involves biochemical and mechanical processes. Moreover, production and processing costs have to compete with other products, like petroleum based materials. This research focusses on sustainable process improvement from flax plant to fiber production. Flax retting is a biological process at which mainly pectin is removed. Without retting, the desired fibre remains attached to the wooden core of the flax stem. As a result, the flax fibres cannot be gained, or have a lows quality. After retting, the fibers are released from the wooden core. Furthermore, machines have been introduced in the flax production process, but the best quality fibers are still produced manually. Due to the high labor intensity the process is too expensive and the process needs to be economical optimized. Since the retting process determines all other downstream processes, retting is the first step to focus on. Lab-scale experiments were performed to investigate the retting process. Factors that were researched were low cost processing conditions like, temperature, pH, dew retting and water retting. The retting rate was low, around three weeks for complete retting. The best retting conditions were at 20°C with water and any addition of chemicals. The process could be shortened to two weeks by recycling the water phase. In a scale-up experiment, a rotating drum was used at the optimal conditions from the lab-experiment (20°C and water). First the flax did not mix with the water content in the rotating drum. The flax was too rigid and did not tumble. Therefore, bundles of flax plants were used. The inner core of the bundle seemed to be protected and the retting rate was less compared to the flax on the surface of the flax bundle. This implies that mechanical impact increased retting in the rotating drum, however heterogeneous retting should be avoided. To overcome the heterogeneous retting problem, a water column was used to improve heterogeneous retting. Retting was performed in a water column and mixing was accomplished by bubbling air. As a result of the mixing, the flax bundle was retted homogenously. And after drying, it was possible to separate the fibers from the wooden flax core. Retting with a bubble column can overcome this problem and seems to be a usable retting process step. Water samples of the lab-scale experiments, the rotating drum and the bubble column showed a chemical oxygen demand (COD) content up to 4 g/L. Overall, 1 kg Flax resulted in 40 g COD. This indicates the possibility to produce biogas that can be used for generating heat and electricity, to make the process sustainable. Around 50% of the weight consists of wooden shives. The shives can be used for pyrolysis and it was possible to produce around 30% coal and 20% oil. These compounds can be used as building blocks, but also to generate heat and electricity. Heat and electricity can be used for the flax processing. Shives were only dried for 1 day at 105°C and slow pyrolysis was used. This indicates that a higher yield can be expected at fast pyrolysis. Overall, the reported implicates that quality fiber production from flax plant can be a feasible, sustainable and a renewable production process. Feasibility of the process can be obtained by, (1) retting at low-cost process conditions of 20°C and using water without any addition of chemicals, (2) with increased flax retting rate by recycling water, (3) with increased flax retting rate by introducing mixing forces, and the ability to lower the energy consumption of the overall process, (4) producing biogas from the COD with anaerobic digestion and (5) producing pyrolysis oil and pyrolysis c
MULTIFILE
For the recycling of carpet and artificial turf the latex backing is often a real stumble block. Many strategies have been developed like freezing the carpet, followed by grinding and subsequent separation of the milled particles. Once it has been separated from its backing materials, PA 6 is relatively easy to depolymerise. This produces fresh caprolactam that can be used to manufacture PA 6 with no loss in quality, and is suitable for further recycling [1]. The comparable process for PA 6,6 is not as easy, but DuPont and Polyamid 2000 have developed and patented a process that depolymerises any mixture of PA 6 and 6,6 using ammonia. The result is fresh caprolactam and 1,6 diaminohexane for manufacture of PA 6 and 6,6 respectively [2]. Obviously a lot of research has been devoted to avoiding latex as a backing like e.g. polyurethane carpet backing systems based on natural oil polyols and polymer polyols [4]. Still carboxylated styrene butadiene is the leading synthetic latex polymer used in EU-27 for carpet backing, followed by styrene-acrylics and pure acrylics. This contrasts with Eastern Europe, Russia, and Turkey where styrene-acrylics dominate, followed by PVAc and redispersible powders [3]. In addition there has been a lot of research into developing alternative backing systems where the backing can easily be removed. Examples are the use of gecko technology [5] or using click chemistry (reversible Diels Alder reactions) [6]. But the best option for recycling is of course to develop carpets based completely on monomaterials. Paper for the 14th Autex World Textile Conference May 26th-28th 2014, Bursa, Turkey.
MULTIFILE
Due to the existing pressure for a more rational use of the water, many public managers and industries have to re-think/adapt their processes towards a more circular approach. Such pressure is even more critical in the Rio Doce region, Minas Gerais, due to the large environmental accident occurred in 2015. Cenibra (pulp mill) is an example of such industries due to the fact that it is situated in the river basin and that it has a water demanding process. The current proposal is meant as an academic and engineering study to propose possible solutions to decrease the total water consumption of the mill and, thus, decrease the total stress on the Rio Doce basin. The work will be divided in three working packages, namely: (i) evaluation (modelling) of the mill process and water balance (ii) application and operation of a pilot scale wastewater treatment plant (iii) analysis of the impacts caused by the improvement of the process. The second work package will also be conducted (in parallel) with a lab scale setup in The Netherlands to allow fast adjustments and broaden evaluation of the setup/process performance. The actions will focus on reducing the mill total water consumption in 20%.
Nederland is een waterland. Schoon oppervlaktewater is belangrijk voor de natuur, landbouw en voedsel‐ en drinkwaterproductie en het is daarom zeer belangrijk om verstoringen ervan goed te kunnen meten en begrijpen. Hoe eerder een verstoring van het aquatisch ecosysteem gemeten kan worden, hoe beter de mogelijkheden zijn voor waterbeheerders om het effect ervan te beperken door maatregelen te nemen. In dit project combineert het lectoraat Metabolomics van Hogeschool Leiden eMetabolomics en eDNA, zodat we ‘moleculaire foto’s’ van het onderwaterleven kunnen maken die een schat aan informatie bevatten. Met behulp van deze informatie kunnen we 1) de effecten van verstoringen eerder opsporen 2) de verstoringen beter begrijpen 3) aanknopingspunten identificeren om de verstoringen tegen te gaan. Hiertoe hebben we een consortium samengesteld waarin kennis op het wetenschappelijk gebied van analytische chemie, milieukunde, ecologie en biodiversiteit, bedrijven die actief zijn in deze werkvelden en potentiele eindgebruikers zijn samengebracht. Aan de hand van twee relevante casussen zullen wij eMetabolomics en eDNA technieken ontwikkelen en toepassen. De eerste casus is een relevante biologische verstoring door een invasieve exoot: de rode Amerikaanse rivierkreeft (Procambarus clarkii). De tweede casus een relevante chemische verstoring door het veel gebruikte insecticide thiacloprid. Het onderzoek zal gebruik maken van de laatste nieuwe technieken op het gebied van eMetabolomics en eDNA. Met deze technieken zullen rivierkreeften in detail worden onderzocht in, onder andere, aquaria. Daarnaast zal een belangrijk deel van het onderzoek plaatsvinden in het Levend Lab, een unieke proefopstelling van het Centrum voor Milieukunde van Universiteit Leiden dat bestaat uit 36 slootjes waarin de invloed van thiacloprid op het aquatisch ecosysteem zal worden onderzocht. De samenstelling van het consortium, de state‐of‐the‐art technologie die wordt toegepast én de setting waarin het onderzoek wordt uitgevoerd maken het project zeer aantrekkelijk voor zowel studenten als docenten, waardoor doorwerking in het onderwijs gegarandeerd is.
De duurzame ontwikkelingsdoelen (SDGs) zijn een mondiaal kompas om van de wereld een betere plek te maken. Duurzame productie- en consumptiepatronen is één van de aandachtsgebieden en ook voor Nederland van nationaal en regionaal belang. Zo heeft Nederland de doelstelling geformuleerd dat in 2050 grondstoffen, producten en processen in de industrie klimaatneutraal en voor 80% circulair zijn (o.a. Missie Industrie). In dit kader wordt onderzocht hoe de verpakkingsproductie- en consumptieketen efficiënter en duurzamer gemaakt kan worden door bijvoorbeeld het toepassen van alternatieve, innovatieve voedselverpakking. Deze pilotstudie richt zich op de ontwikkeling van een duurzaam verpakkingsmateriaal dat eetbaar is, een zogenaamde ‘Fresh Layer’. Deze coating wordt als een beschermingslaag direct op het oppervlak van het voedselproduct aangebracht. De ontwikkeling van dit product is complex, omdat het product zowel functioneel, bioafbreekbaar en eetbaar moet zijn. Zowel in theorie als in praktijk wordt onderzocht welke criteria met betrekking tot functionele toepasbaarheid er gelden en welke biopolymeren gecombineerd met welke additieven er voldoen aan deze gestelde criteria. Op basis van literatuurstudie wordt een overzicht gemaakt van mogelijk succesvolle combinaties die voldoen aan de verpakkingseisen van voedsel. Het polysacharide alginaat wordt daarbij als basis gebruikt. Vervolgnes wordt er experimenteel onderzocht welke verhoudingen van alginaat met andere polysacharides in combinatie met weekmakers, zoals glycerol, geschikt zijn om de houdbaarheid van hard fruit te verlengen en functionele eigenschappen zoals waterdoorlaatbaarheid, tensile strenght, firmness, geur en structuur, worden bepaald. Tevens wordt er een inventarisatie gemaakt van bruikbare grondstoffen afkomstig vanuit reststromen van de Agrofood en Aquacultuur sector en de mogelijke toepasbaarheid binnen de scope van de voedselketen. Afsluitend wordt een stakeholdermeeting georganiseerd met relevante partijen uit de onderzoekswereld en voedselketen om de onderzoeksresultaten te delen en met elkaar vervolgacties te formuleren.
