Monique Wekking, business developer biobased economy bij TNO, en haar collega Corjan van den Berg, algenexpert, zijn nauw betrokken bij Valorie, een acroniem dat staat voor Versatile Algae On-site Raw Ingredient Extractor.
Corjan van den Berg: ‘De reden waarom we Valorie hebben ontwikkeld, is dat de verschillende ingrediënten uit algen onvoldoende worden verwaard. Momenteel worden algen geteeld, waarbij de massa in zijn geheel worden gebruikt, bijvoorbeeld voor voedingssupplementen. De algen worden na de kweek gedroogd en in poedervorm op de markt gezet. Daarmee gaan wel hoogwaardige, meer volumineuze componenten verloren.’
Van den Berg heeft het onder meer over eiwitten, met name de opgeloste eiwitten in de algen zelf, koolhydraten (uit de celwanden), vetzuren en kleurstoffen. ‘Als je geld wil verdienen met algen, moet je meer grondstoffen eruit zien te halen. Circa 20 procent van het gewicht kun je omzetten in hoogwaardige eiwitten, die leveren 10 euro per kilo op.’
Celdisruptie cruciale stap
Welnu, dan moeten de bovengenoemde bestanddelen, bij voorkeur intact, wel op een kostenefficiënte wijze uit de algen worden gehaald. Van den Berg: ‘De celdisruptie van algen is een cruciale stap. Gaat dit fout, dan kun je dit niet meer herstellen in de vervolgstappen van het raffinageproces. Binnen TNO hebben we meer dan voldoende ervaring opgedaan met uiteenlopende technologieën om celwanden van micro-organismen te doorboren, bijvoorbeeld enzymatisch, chemisch, via lasers, op basis van ultrasound of mechanisch. We hebben voor de laatste technologie gekozen omdat deze kostenefficiënt en opschaalbaar is. Bovendien zijn er geen beperkingen verbonden aan de verwaardingen. Gebruik je chemische middelen, dan kun je foodgrade vaak wel vergeten. Je wilt een zo mild mogelijke methode om waardevolle componenten niet te beschadigen. Bijvoorbeeld eiwitten denatureren onder verhoogde temperaturen, waardoor ze hun functionaliteit (onder meer gelering, schuimvorming in voedingsmiddelen, red.) verliezen.’
Algae Food & Fuel
Op de vraag welke mechanische methode wordt gebruikt, kan Van den Berg geen antwoord geven. ‘Dat is voorbehouden aan de partners aan het project. Wat ik kan zeggen, is dat we de methode hebben getest op algen met zeer taaie celwanden (zout- en zoetwateralgen, red.) zodat we zeker weten dat deze ook werkt voor uiteenlopende soorten.’
Zeker is dat mechanische disruptie werkt op labschaal (honderd gram per uur, arbeidsintensief), maar dat de pilot (lees: Valorie) nu moet uitwijzen of hiermee ook enkele kilo’s per uur kunnen worden geproduceerd. De pilot zal initieel worden geplaatst bij het bedrijf Algae Food & Fuel dat gevestigd is bij Accres in Lelystad, een van de onderzoeksstations van Wageningen UR. Wekking: ‘Om Valorie te laten draaien, heb je minimaal een halve hectare aan algenproductie nodig.’
Overigens begint het proces niet met de celdisruptie, maar met het indikken van de aquatische biomassa. Algen nemen slechts 0,1 procent van het watervolume in. Dat percentage moet worden verhoogd tot 10 procent. Na de celwanddisruptie moet de biomassa vervolgens worden opgewerkt. De methoden, bijvoorbeeld extractie of sproeidrogen, variëren per eindproduct.
Flexibele output
Deze processtappen zijn in de pilotplant flexibel inzetbaar al naar gelang het type functionele ingrediënt dat je wilt isoleren. ‘We nemen in eerste instantie de eindproducten als uitgangspunt, aldus Wekking. ‘De eindgebruikers bepalen de specificaties van functionele ingrediënten en vervolgens worden processen en de feedstock hierop afgestemd. De V van Valorie staat niet voor niets voor versatile, Engels voor veelzijdig. De inrichting van de procesunits kan worden afgestemd op een ingrediënt voor een specifiek eindproduct. We richten ons in eerste instantie op bestaande chemische componenten, drop-in’s dus. Het voordeel is dat we gaan werken aan bestaande producten, waarvoor eindgebruikers de bovengenoemde specificaties aan kunnen dragen. In een later stadium kunnen we ook werken aan componenten met verbeterde functionaliteiten.’
Op zoek naar partners
Valorie richt zich in eerste instantie op drop-in’s. Een keuze waarbij prijs vaak een bepalende factor is. In hoeverre is het voor bedrijven interessant om te participeren in de pilot? Volgens Wekking is het in eerste instantie niet de prijs. Deze zal pas op termijn, als de technologieën achter het proces zijn opgeschaald, concurrerend worden met gangbare opties. ‘Het hangt sterk af van de applicatie’, aldus Wekking. ‘Zoals gezegd worden algen al ingezet in voedingssupplementen. In algemene zin zijn eindproducenten geïnteresseerd in alternatieve feedstocks, bijvoorbeeld voor fossiele grondstoffen, maar ook voor andere feedstocks zoals visolie en soja. Daarbij spelen niet alleen milieufactoren een rol, zoals landgebruik of CO2-footprint, maar ook economische drijfveren als een geringere afhankelijkheid van bepaalde feedstocks en/of leveranciers. Vandaar dat we zoveel mogelijk eindproducenten bij de pilot willen betrekken en niet een producent per productgroep. Alleen als het initiatief breed wordt ondersteund, kan de waardeketen als geheel verder worden opgeschaald, ontstaat er voor alle industrie een valide businesscase en heeft het kans van slagen om tot een grote fabriek te komen.’
