Advertentie
Advertentie
reportage

Vlaamse bioreactor zet CO₂ om in grondstoffen

Een wetenschapper aan de slag met de biofermentor van VITO. ©Tim Dirven

Het onderzoeksinstituut VITO heeft een methode gevonden om CO₂ uit industriële processen om te zetten in nuttige basisgrondstoffen. Dat gebeurt in een bio-installatie onder hoge druk.

In een grote kast van pakweg 3 bij 3 meter zien we een wirwar van blinkende leidingen, ventielen, metertjes en kraantjes. De machine lijkt zo weggeplukt uit het labo van professor Gobelijn, de geniale uitvinder uit de stripalbums van Jommeke. Ook wat binnenin de zogeheten biofermentor gebeurt, lijkt te zijn verzonnen door een striptekenaar. Speciaal ontworpen micro-organismen zetten CO₂, het gas dat in hoofdzaak verantwoordelijk is voor de opwarming van de aarde, om in basisproducten die gebruikt kunnen worden door de industrie. Het hart van de fermentor is een 10 liter groot reactorvat waarin de bacterieculturen aan het werk zijn.

De essentie

  • Zogenaamde CCU-technieken zijn erop gericht CO₂ op te vangen en om te zetten in nuttige grondstoffen.
  • Het onderzoeksinstituut VITO test een biologische omzettingsmethode onder hoge druk uit.
  • Er moet nog onderzocht worden of het procedé op grote schaal toegepast kan worden.

Op papier is het een logische methode. Koolstof - de C in CO₂ - is het belangrijkste ingrediënt van honderden basisstoffen die gebruikt worden in de chemiesector en in de brede industrie. Door CO₂ uit de schoorsteen af te vangen en om te zetten, hou je het broeikasgas uit de atmosfeer én produceer je nuttige grondstoffen. Het is de essentie van klimaatoplossingen die bekendstaan als ‘Carbon Capture & Utilisation’ of CCU.

Helaas is de praktijk een stuk complexer dan de theorie. CO₂ is een heel stabiel molecuul, wat betekent dat je veel energie nodig hebt om het om te zetten in een ander molecule. Zo’n proces levert dus alleen klimaatwinst op als je hernieuwbare energie gebruikt in plaats van energie uit fossiele bronnen.

VITO maakt voor de omzetting gebruik van biotechnologie. ‘Een voordeel van die methode is dat de omzetting onder relatief milde omstandigheden kan gebeuren, zoals een lagere temperatuur. Je kan er ook relatief complexe moleculen mee maken, zoals organische zuren of polymeren’, zegt Heleen De Wever. Zij leidt bij het Vlaamse onderzoeksinstituut een team dat gespecialiseerd is in biotechnologische oplossingen om industriële processen duurzamer en efficiënter te maken.

Helpend handje

Het gebruik van bioreactoren is op zich niks nieuws. Micro-organismen zoals gisten en bacteriën worden al eeuwenlang gebruikt om interessante omzettingen te doen, zoals in de productie van yoghurt en bier. Om CO₂ efficiënt om te zetten in iets anders, hebben ze wel een helpend handje van de mens nodig.

De omzetting kan gebeuren onder hoge druk (maximaal 10 bar), omdat CO₂ en andere gassen dan makkelijker oplossen in de vloeistof waarin de bacteriën aan het werk zijn. De fermentor, die VITO zelf ontwierp, beschikt ook over membraanfilters waarmee de hoeveelheid micro-organismen in de reactor kan worden verhoogd. Beide factoren kunnen het proces efficiënter maken.

Het komt erop aan het juiste evenwicht te vinden.
Heleen De Wever
Onderzoekster VITO

In bepaalde gevallen wordt gebruikgemaakt van bacteriën die genetisch gewijzigd zijn om het gewenste omzettingsproces uit te voeren en een breder gamma van producten uit CO2 te maken. ‘We werken momenteel rond twee soorten omzettingen’, zegt De Wever. ‘Enerzijds maken we uit CO₂ en waterstof een aantal basischemicaliën zoals isobuteen (C₄H₈). Anderzijds zetten we CO₂, waterstof en zuurstof om in organische zuren, zoals melkzuur (C3H6O3), dat gebruikt wordt als grondstof voor de productie van bioplastic (PLA). Onder hoge druk lossen CO₂ en de andere gassen makkelijker op, wat het rendement van de installatie verhoogt. Maar tegelijk mag die hoge druk de goede werking van de bacteriën niet hinderen. Het komt erop aan het juiste evenwicht te vinden.’

Explosief

De hoge druk en het gebruik van potentieel explosieve gasmengsels zoals waterstof en zuurstof vragen om bijzondere veiligheidsmaatregelen. ‘Alle waarden worden continu gemeten en zijn online te monitoren. Als een potentieel gevaarlijk gasmengsel gevormd zou worden, worden automatische acties genomen of legt de installatie zichzelf stil’, zegt De Wever.

©Tim Dirven

Het Europese onderzoeksproject BioRECO2VER loopt intussen 3,5 jaar en gaat nu zijn laatste fase in. De Wever wijst naar een aantal grote gasflessen dat buiten staat. ‘Daarin zitten gassen die we hebben afgevangen bij bedrijven. We willen nagaan wat het effect is op het proces als we met die echte emissies werken.’

Het onderzoekswerk wordt ook technisch en economisch geëvalueerd om te beslissen of en hoe de techniek op industriële schaal kan worden toegepast. ‘Onderzoek bij VITO gebeurt zo veel mogelijk in samenwerking met de industrie. Aan dit project nemen bedrijven deel die zelf broeikasgas uitstoten, partijen die actief zijn in opzuivering en biotechnologische valorisatie, en eindgebruikers’, zegt De Wever.

ArcelorMittal

Kan biotechnologie op grote schaal ingezet worden voor het omzetten van broeikasgas? In ons land zijn al twee andere spelers bezig met een gelijkaardige toepassing. De staalfabriek van ArcelorMittal in Gent installeert een bio-installatie waarin koolstofmonoxide zal worden omgezet in ethanol. En bij de Waalse kalkproducent Carmeuse is een project aan de gang om met afgevangen CO₂ en waterstof methaangas te maken.

Ik ben er zeker van dat er meer dergelijke installaties op grote schaal komen, maar het zijn trajecten die nog tijd vragen.
Heleen De Wever
Onderzoekster VITO

‘Ik ben er zeker van dat er meer dergelijke installaties op grote schaal komen, maar het zijn trajecten die nog tijd vragen’, zegt De Wever. Ook het prijskaartje speelt een rol in de doorbraak van biofermentatie van broeikasgas. Een probleem is dat het vandaag relatief weinig kost om CO₂ uit te stoten. ‘Bedrijven krijgen weinig stimuli om te investeren in omzettingstechnologie.’

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud