Artikel
Biomassa zonder stoorstoffen
Bij het maken van agroproducten uit groene grondstoffen komen vaak reststromen vrij. Deze stromen bevatten zowel waardevolle componenten als stoorstoffen. De truc is om deze stoffen uit de biomassastromen te halen, zodat het residu óf de stoorstof zelf zo hoogwaardig mogelijk verwerkt kan worden. Wageningen Food & Biobased Research heeft hiervoor een palet aan zuiveringstechnieken in huis en ontwikkelt daarnaast nieuwe technologieën voor toepassing in de circulaire economie.
Een reststroom als suikerrietblad zou een goede biobased brandstof zijn, ware het niet dat er veel kalium in zit. In verbrandingsinstallaties heeft dit zout de vervelende eigenschap dat het na het smelten op ongewenste plaatsen kan stollen, waardoor het ernstige schade kan veroorzaken. Een ander voorbeeld van een stoorstof is chlorogeenzuur in zonnebloempitten. Als deze stof niet uit zonnebloempitmeel wordt gehaald, kleurt brood zwart of groen. Bovendien daalt de voedingswaarde van het brood of de waarde van het veevoer waarin het meel is verwerkt, omdat het zuur de nuttigste aminozuren beschadigt. Ook waterige stromen zoals drainagewater uit de land- en tuinbouw bevatten vaak nog veel componenten van waarde of juist zorg. Nutriënten die de tuinder heeft toegevoegd, moeten het liefst behouden blijven voor hergebruik, terwijl restanten van gewasbeschermingsmiddelen uit het water moeten worden gehaald voor dat dit geloosd kan worden.
Oplossingen door scheidingstechnologie
De vraag is natuurlijk: hoe kom je van deze en andere stoorstoffen af? “Daar zijn verschillende methoden voor”, aldus Wilfred Appelman, expertiseleider Separation & Purification bij Wageningen Food & Biobased Research. Een niet-volledig overzicht: “Met verschillende technieken, vaak op basis van hybride membraanprocessen, kunnen we biomassastromen vergaand en energie-efficiënt ontwateren. Elektrische aangedreven scheidingsprocessen, zoals elektrodialyse en capacitieve de-ionisatie, zetten we in om zouten uit water te trekken, waarbij we kalium, natrium, fosfaat en magnesium van elkaar kunnen scheiden en desgewenst zelfs kunnen omzetten in zuren en basen. Een hoogwaardige toepassing die bijvoorbeeld veel in de zuivelindustrie en de farmaceutische industrie wordt gebruikt, is Ion Exclusion Chromatography. Hiermee kunnen we op moleculair niveau zeer specifieke scheidingen doen en waardevolle componenten isoleren, zoals eiwitten, suikers en kleur-, geur- en smaakstoffen.”
Tegenstroomextractie
Een nieuwe methode voor het continu scheiden van stoorstoffen met minimaal gebruik van hulpstoffen, is de tegenstroomextractie, ontwikkeld door collega-onderzoeker Koen Meesters. “Je kunt deze extractie vergelijken met koffiezetten”, legt Meesters uit. “Daarbij wordt een vloeistof, water, verhit en over een vaste stof, de gemalen koffiebonen, gegoten. Je houdt dan koffiedik als residu over. Gebruik je die prut om vijf keer koffie te zetten, dan win je weliswaar alle aroma’s, maar hou je op het laatst een extreem slappe kop koffie over. Bij tegenstroomextractie gebruiken we het water van de laatste extractiestap en gieten dit over de nog net niet uitgemergelde koffiedik. Dit water gebruiken we opnieuw voor het residu dat in de stap ervoor overbleef. Uiteindelijk gieten we hetzelfde water over de verse koffiepoeder. Dit zorgt voor een optimaal extractieproces, waarbij je voor volledige extractie zorgt met veel minder water.”
Fosfaatprobleem verkleinen
De proefinstallatie in het lab van Wageningen Food & Biobased Research draait volop om tegenstroomextractie te testen op allerlei soorten reststromen. Dit varieert van extractie van waardevolle stoffen uit lege vruchtentrossen van de oliepalm (die op plantages op een hoop gegooid worden en wegrotten), tot extractie van fosfaat en stikstof uit bierbostel- raapzaadperskoek en koolzaadperskoek. En daar liggen volop kansen, verwacht Meesters: “Iedereen is vóór het gebruik van agroreststromen als biobased brandstof ten gunste van fossiele brandstoffen. Momenteel wordt daarvoor veel sojaschroot gebruikt, afkomstig van geïmporteerde soja die voor veevoer wordt gebruikt. Die import draagt enorm bij aan het Nederlandse fosfaatoverschot. Stel dat we in plaats van soja Nederlandse gewassen gebruiken en we slagen erin het fosfaat eruit te halen, dan verkleinen we direct het fosfaatprobleem.”
Kosten
En de kosten? “Die zijn voor bedrijven nog vaak een knelpunt”, erkent Wilfred Appelman, collega-onderzoeker bij Wageningen Food & Biobased Research. "Maar dankzij ons palet aan technologieën is het in veel gevallen mogelijk om stoorstoffen rendabel eruit te halen."