Algen maken en kraken: gewoon doen. Anthony Verschoor Ingrepro Research & Development

Transcriptie

1 Algen maken en kraken: gewoon doen Anthony Verschoor Ingrepro Research & Development

2 Overzicht 1. Ingrepro. Wie zijn wij? 2. Hoe maak je algen? a. Industriële kweek micro-algen b. Soortsamenstelling (I) 3. Hoe kraak je algen? Het Algicoat project a. Achtergrond b. Opvetten en Extractie c. Soortsamenstelling (II) 4. Algen, gewoon doen

3 1. Ingrepro. Wie zijn wij? industriële kweker van micro-algen

4 Structuur Ingrepro Ingrepro B.V. Ingrepro Research&Development Ingrepro Micro Ingredients Ingrepro Renewables B.V.

5 MARKTEN Ontwikkeling en productie van innovatieve micro-ingrediënten. plantvoeding visteelt diervoeding petfood nutraceutical levensmiddelen

6 Ontwikkeling en productie van innovatieve micro-ingrediënten.

7 Advies, aanleg en exploitatie van plants t.b.v. productie van energie en algenbiomassa uit reststromen: restwarmte, rookgas, afvalwater, rioolwater, mest WASTES FERMENTATION N/P/K CO2 HEAT ALGAE FARMING O2 Clean Water ENERGY BIOMASS

8 AlgaePro Sluiten van koolstof- en nutriëntenkringlopen Realiseren van synergie tussen vergisting en algenteelt

9 WAARDE PROPOSITIE: Duurzaam produceren van energie en biomassa Sluiten van nutriënten kringlopen Verminderen van CO 2 - emissie Duurzame, rendabele oplossingen voor reststromen problematiek voor bedrijven en overheden.

10 Ingrepro Research & Development 1. Productontwikkeling 2. Onderzoek 3. Informatiebeheer 4. Kwaliteitszorg (ISO, HACCP, GMP + )

11 2. Hoe maak je algen? iedereen kan algen kweken! echter: beperkt aantal soorten geschikt voor kweek in open systemen oogst/downstream processing lastig (>99.9% water)

12 2a industriële kweek van microalgen belangrijkste commerciële soorten Chlorella jaren 60 Japan, later Taiwan, ZO-Azië Spirulina (Arthrospira) jaren 70 Mexico (Texcoco), later Californië, Hawaii, Azië Dunaliella (beta-caroteen) jaren 80 Australië, later Israël, VS Haematococcus (astaxantine) jaren 90 Hawaii, VS, Israël, Zweden

13 open kweek: oppervlaktewater kweek van microalgen natuurlijke lagunes of meren bijproduct van keukenzout- of sodaproductie

14 open kweek vijvers kweek van microalgen kleinschalige productie aquacultuur Chlorella (traditionele wijze in Azië)

15 open kweek kweek van microalgen high rate algal ponds (HRAP) meest kosten-efficiënte methode Spirulina, Dunaliella, Haematococcus

16 gesloten kweek kweek van microalgen meestal buisreactor soms toegepast in commerciële kweek

17 gesloten kweek kweek micro-algen heterotrofe kweek in fermentor (geen licht, organisch substraat) Chlorella, Haematococcus Cryptothecodinium, Schizotrychium (DHA)

18 Kweek in open vijvers Bronwater, voedingszouten, algen Mengen: schoepenrad

19 Oogsten Voorselectie Indikken

20 Opslag en drogen Koeltank Walsdroger

21 Gedroogde algen

22 2b. Soortsamenstelling (I) Fotobioreactor Goede soortcontrole, mits apparatuur en ingaand water goed gesteriliseerd kunnen worden Systeem nooit 100% gesloten: op langere termijn lastig om reinkweek te behouden Met huidige stand der techniek hoge investeringskosten

23 soortsamenstelling Open vijver goedkoop in aanleg, maar: Er waait/vliegt van alles in Ongewenste soorten moeilijk te verwijderen

24 soortsamenstelling 1. Mild sturen in milieu a. Bijv.: weinig P, veel/weinig licht b. Beperkte soortcontrole, bijv. uitsluiten cyanobacteriën (blauwalgen)

25 soortsamenstelling 1. Sturen in milieu naar optima bepaalde soorten a. Bijvoorbeeld weinig P, veel/weinig licht, mengen b. Beperkte soortcontrole, bijv. uitsluiten cyanobacteriën (blauwalgen)

26 soortsamenstelling 2. Extreem sturen in milieu: slechts enkele soorten (extremofielen) gedijen uitersten: hoge/lage ph, hoog zoutgehalte, hoge temperatuur a. Houdt alle andere algensoorten tegen b. Evenals ongewenste indringers (grazers, bacteriën) c. Gaat echter ten koste van groeisnelheid

27 soortsamenstelling 3. Sequentiële batchkweek (semi-continu) a. Steeds opnieuw opstarten vanuit reinkweek, korte doorlooptijd per batch b. Grotere soortkeuze: snellere groeiers c. Nadeel: opschalingstijd, continuiteit

28 4. Hybride kweek soortsamenstelling a. Open systeem gevoed vanuit gesloten systeem (fotobioreactor) b. Continue entstroom c. Compromis in kosten Photobioreactor (top view) High rate algal pond (top view)

29 soortsamenstelling

30 3. Hoe kraak je algen?

31 3. Hoe kraak je algen? biobrandstofhype Meer interesse in bioraffinage betere kennis over kraken complexe organische matrices van wisselende kwaliteit efficiëntere extractie van interessante chemicaliën valorisatie componenten in restbiomassa

32 a. Inleiding 3. Het AlgiCoat project Coating components firing the economic biorefinery of algae; AlgiCoat Energie Onderzoek Subsidie Lange Termijn (EOS-LT) WUR, AkzoNobel, Essent, Ingrepro Algen als alternatief voor aardolie-gebaseerde grondstoffen

33 maximale valorisatie algenbiomassa oils/ fatty acids lower iodine value feedstock for biodiesel and surface active agents oil fraction oils/ fatty acids hiher iodine value feedstock for resins for decorative coatings algal production system algal biomass separation unit polysaccharides polyols, saccharides for coating resins and surfactants remaining biomass remaining biomass heat, electricity production

34 Algicoat Demonstratie-eenheid Delfzijl: 2x1500 m 2 Terrein Akzo Nobel Chemicals Restwarmte en rookgas afkomstig van Delesto-centrale (Akzo/Essent)

35 Algicoat Startmateriaal uit Borculo Soortsamenstelling moeilijker te beheersen Minder extreem milieu door CO 2 Grotere infectiedruk vanuit omgeving (Dollard)

36 3b. Opvetten en Extractie Onder bepaalde (stress)omstandigheden kunnen algen vetten ophopen: Stikstofbeperking Veel licht Hoog zoutgehalte Stress snelle groei

37 Opvetten Verkennende studie: Chlorella vulgaris beste combinatie van groeisnelheid en mogelijkheid tot vetophoping 2-staps kweek: eerst biomassa opbouwen, dan stressen Ideale groeimedium proefondervindelijk bepaald

38 Uitdagingen: Extractie Zo min mogelijk stappen na het oogsten, bij voorkeur natte biomassa Selectiviteit extractiemiddel (alleen vetzuren, andere lipiden) Toxiciteit extractiemiddel: restbiomassa (schroot) is bulk van de grondstofstroom Opschaling

39 Vervolgstappen: Extractie Samenstelling gedurende seizoen Opschaling

40 3c. Soortsamenstelling (II) Doelsoort Chlorella vulgaris is geen extremofiel Hybridekweek op locatie niet haalbaar Hybridekweek op afstand ( satelliet-hybride )? Voorkweek (gesloten) bij Ingrepro Wekelijks (batchgewijs) transport van entmateriaal naar Delfzijl Vergelijk met producent zaaigoed

41 soortsamenstelling Morfologie 3 groenalgenfamilies: Chlorella Scenedesmus Desmodesmus

42 Morfologie soortsamenstelling

43 soortsamenstelling Fenotypische plasticiteit

44 soortsamenstelling Ontwikkelen moleculaire (DNA) technieken om soortsamenstelling te volgen 18S Auxenochlorella protothecoides Prototheca wickerhamii Prototheca wickerhamii SAG Isochrysis Prototheca zopfii Ulothrix zonata Tetraselmis suecica Chlorella kessleri Chlorella sp. SAG Chlorella lobophora Chlorella vulgaris Chlorella sorokiniana SAG 211-8k Chlorella sosokiniana Prag A14 Chlorella minutissima Nanochlorum eucaryotum Characium hindakii Neochloris aquatica Hydrodictyon reticulatum Pediastrum duplex Desmodismus costato-granulatus Desmodesmus communis Ingrepro c4 Ingrepro c3 Ingrepro c5 Scenedesmus abundans Scenedesmus obliquus Scenedesmus rubescens Scenedesmus vacuolatus Pseudomuriella aurantiaca Spermatozopsis similis Chlamydomonas humicola Chlamydomonas reinhardtii Volvox carteri Mychonastes homosphaera Chorella mirabilis Dictyochloropsis reticulata Chlorella elipsoidea Myrmecia bisecta Leptosira terrestris Trebouxia impressa 0.1

45 Gereedschap om soortsamenstelling Effectiviteit hybride kweek te bepalen Koppeling te maken over seizoenen heen tussen soortsamenstelling en chemische samenstelling

46 Algen, gewoon doen Hoe kleiner de sector, hoe meer geheimzinnigheid en angst voor concurrentie Algen zijn gewoon kleine plantjes die op agrarische wijze geteeld worden Er kan een hoop verbeteren, maar algen kweken hoeft geen rocket science te zijn Laat de wetenschap aan de wetenschappers over

47 Algen: gewoon doen! Dank u voor uw aandacht