Bioprocess Pilot Facility: Tussen lab en industrie

De fabriek werd op 19 maart geopend.

Tijdens de opening ontvingen drie start-ups een cheque van tienduizend euro waarmee ze een eerste stap konden maken om hun proces op te schalen. Dr.ir. Kirsten Steinbusch van Delft Advanced Biorenewables (DAB) is een van hen. Ze kan goed uitleggen wat ze van de proeffabriek verwacht.

Haar technostarter DAB zit met drie medewerkers in een uithoek van het gebouw voor Life Science & Technology aan de Julianalaan, met uitzicht op de Botanische Tuin. Steinbusch studeerde en promoveerde in Wageningen en kwam eind vorig jaar naar Delft. Ze werkt aan een technologie waar de TU patent (*) op heeft aangevraagd. Daarmee zijn olieachtige substanties (die door micro-organismen zijn geproduceerd) te scheiden van het waterige medium waar de organismen in leven.

Om duidelijk te maken waar het om gaat zet ze twee potjes op tafel. Onderin ligt een laagje gist, dan volgt water en daar bovenop drijft olie. In het ene potje is de olie een helderrode vloeistof, in het andere een roze smurrie. “Als je olie produceert met micro-organismen komt dat er meestal niet bovenop drijven. In plaats daarvan krijg je een mayonaise-achtige emulsie. Om de olie daaruit te winnen moet je de emulsie centrifugeren of er chemicaliën aan toevoegen. Onze methode werkt goedkoper en brengt twintig tot veertig procent meer op.”

Onderzoekster dr. Maria Cuellar heeft een gepatenteerde oplossing bedacht om de olie al in het reactorvat van het water te scheiden. DAB gaat dat procedé nu verder uitwerken en op de markt brengen. Hoe de techniek precies werkt vertelt Steinbusch niet. Wel dat het op laboratoriumschaal van honderd liter werkt. Nu wil ze het procedé verder ontwikkelen in de BPF om het proces ook in duizend en achtduizend liter vaten te demonstreren.

“Onderzoekers denken vaak dat ze er zijn met het ontwikkelen van een gemodificeerde stam die doet wat ze willen. Maar dan begint het pas”, weet ze inmiddels. “Op kleine schaal valt de mayonaisevorming je niet eens op, maar op grotere schaal kan dat je opbreken. Andersom kun je je zorgen maken over schuimvorming in je laboratoriumopstelling terwijl het schuim in een grote reactor vanzelf in elkaar kan zakken.” Sommige zaken kun je kennelijk niet bedenken, die moet je gewoon proberen.

Groter is anders

 

Een van de eerste dingen die opvalt aan de proeffabriek is dat het gebouw aanvoelt als een fabriek. Alle ruimten, met uitzondering van de kantoren, zijn ingericht op een schaal die het laboratorium verre overstijgt. Verder valt op dat vrijwel alle deuren alleen met een pasje opengaan. Dat is het gevolg van het open-access

 

karakter van de BPF, vertelt Arno van de Kant,die hier business development director is. De 50-jarige microbioloog liep hier 25 jaar geleden stage bij DSM en is blij om terug te zijn bij wat hij ‘een leuke tent’ noemt.

Destijds was dit gebouw de fermentatie- en opwerkingsfabriek van DSM (voorheen Gist-Brocades). Deze proeffabrieken zijn van eigenaar veranderd met de vorming van de BPF. Het eigenaarschap ligt nu bij TU Delft en Corbion (voorheen CSM dat zich heeft toegelegd op productie van melkzuren) en DSM. De proeffabriek staat open voor alle bedrijven en universiteiten, wat tot gevolg heeft dat vertrouwelijkheid hoog in het vaandel staat. Klanten moeten er op kunnen vertrouwen dat hun geheimen hier veilig zijn. Vandaar dat veel deuren gesloten blijven in de open-access omgeving. Hetzelfde geldt voor het stand-alone IT-systeem. Het moet potentiële klanten duidelijk maken dat de BPF een aparte en neutrale eenheid is.

De context van de BPF is de verduurzaming van grondstoffen: de overgang van eindige grondstoffen zoals aardolie naar hernieuwbare biologische materialen zoals gewassen, bladeren, stengels, stro en houtsnippers en ook afvalstromen. Het streven is om van dergelijke hernieuwbare materialen commerciële producten te maken in de vorm van enzymen, smaakstoffen, chemicaliën, biomaterialen, bioplastics en biobrandstoffen.

Veel onderzoek naar dergelijke processen speelt zich momenteel af in laboratoria van universiteiten en bedrijven. Maar om er commercieel levensvatbare processen van te maken, moeten de nieuwe processen op een adequate schaal getest en gedemonstreerd worden. Dat is waar het BPF voor staat.”Er zijn enorme verschillen tussen labschaal en productieschaal”, zegt Van de Kant. “Bij fermentatie in het lab moet je de reactor verwarmen. In de fabriek komt er juist zoveel warmte vrij dat je moet koelen. Je hebt te maken met drukverschillen. Je moet mengen zonder de micro-organismen te beschadigen. Er kan opeens schuimvorming optreden doordat er eiwitten vrijkomen. Op grotere schaal wordt fermentatie echt een heel ander spelletje.” Daar komt nog bij dat er in academische kring weinig kennis en ervaring bestaat over scheidingstechnieken. Die worden in de downstream processing toegepast om het product (bijvoorbeeld ethanol, citroenzuur, een enzym of een bijzonder eiwit) uit het reactiemengsel te winnen. De praktische ervaring van operators die al decennia in de biotechnologie gewerkt hebben komt hierbij goed van pas.