Fenol is een aromatische verbinding en een grondstof voor kunststoffen en genees- middelen. Louise Heerema: “Maar fenol is eigenlijk al- leen modelstof. De industrie zou het reactorvat eigenlijk meer willen toepassen op kostbare componenten die lijken op fenol of voor hele andere componenten”.
Louise Heerema tijdens haar promoveren.
ophangen en hoe fenol of de modelstof het beste te verwijderen is. Door de membraanextractie in de reactor met micro-organismen te integreren kunnen tegelijkertijd de bacteriën groeien en product maken en kan ook direct het product worden verwijderd. Daarnaast hebben we veel berekeningen gedaan in wiskundige programma´s.”
Doel
Doel was eigenlijk een geïntegreerde techniek te ontwikkelen om het product te verwijderen uit de reactor, waardoor de remming van dit product weggenomen wordt, zodat bacteriën langer kunnen doorgaan, meer kunnen produceren en de totale opbrengst verbetert. “Wanneer je een economische evaluatie maakt, levert het meer op en is je productprijs lager vergeleken met een niet-geïntegreerd proces.” Dit alles is gelukt. “Ja, de experi- mentele data en onze berekeningen heb- ben dat aangetoond.” De productie kon zelfs nog beter. “In mijn proefschrift heb ik ideeën aangedragen wat er allemaal gedaan kan worden om het proces te optimaliseren. Om bijvoor- beeld een nog lagere concentratie te bereiken in je reactor, waardoor het nog meer oplevert. In zo´n reactorvloeistof bevinden zich veel componenten zoals micro-organismen, allerlei suikers en
zouten, en die werken remmend op het verwijderen. Deze componenten kunnen aan het membraan gaan zitten waar- door de poriën blokkeren en het product minder snel kan worden verwijderd. Het massatransport van het product vanuit de reactor door het membraan naar het oplosmiddel wordt dan lager.” Heerema zegt dat als ze meer tijd had gehad, ze ook vloeistofdynamicamodellen had kunnen gebruiken, waardoor je stro- mingen in zo´n reactor kunt modelleren. “Die modellen zorgen ervoor dat er een optimaal ontwerp gemaakt kan worden.”
Toepassingsmogelijkheden Zijn er toepassingsmogelijkheden voor haar techniek? “Bijvoorbeeld bij een van die grote bedrijven zoals ik net noemde, zou een dergelijk ontwerp best toegepast kunnen worden. Ik heb in mijn proef- schrift ook een voorstel gedaan voor een bepaald ontwerp. Deze zou kunnen worden geïntegreerd in zo´n bioreactor om bepaalde stoffen te verwijderen.” Dit geldt niet alleen voor fenol. “Fenol is mijn modelcomponent om te laten zien dat het principe werkt en dat het product ver- wijderd kan worden zodat er een minder giftige productconcentratie in de reactor aanwezig is, waardoor je de totale opbrengst verbetert. Je zou het principe ook voor de verwijdering van andere (bio)
chemische componenten kunnen gebrui- ken of voor (bio)farmaceutica.” Volgens Heerema is er al belangstelling van de procesindustrie. “Ik heb wel begre- pen dat daarom het onderzoek doorgaat en nu onder andere nieuwe aio’s ermee bezig zijn. Ik heb wel het gevoel dat het echt nog wel even duurt voordat het in de industrie gebruikt gaat worden, omdat er toch veel onzekerheden zijn. De che- mische industrie is al vele jaren geopti- maliseerd. Als je de prijzen naast elkaar zet, is het nog niet echt rendabel voor de industrie om er echt voor te gaan. Maar er wordt wel veel in dit soort projecten geïnvesteerd en eventueel in een pilot om op grotere schaal te kunnen testen. Voor interessante componenten is het wellicht de moeite waard om naar bioproductie- processen met geïntegreerde membraan- extractie te kijken.” Hoeveel meer productie kan het voorstel halen? Heerema: “Voor het modelproduct fenol waar ik naar heb gekeken is de totale productie in een geïntegreerd systeem toegenomen met 132 procent. Dit zou na extra experimenten en optimalisatie van het systeem flink verhoogd kunnen worden. De productprijs hierbij is een factor drie lager vergeleken met een niet geïnte- greerd proces. Dit is nog steeds een stuk hoger dan de marktprijs van het product dat op chemische wijze is gemaakt”.n