ENGINEERINGNET.BE - Koolstof is het hoofdbestanddeel van talrijke materialen die in industriële processen en in ons dagelijks leven worden gebruikt. Het wordt momenteel meestal geleverd uit fossiele bronnen.
Maar wat als koolstof rechtstreeks uit CO2-emissies zou kunnen worden gebruikt? Vooral biotechnologie biedt grote mogelijkheden voor de eco-effectieve omzetting van klimaatschadelijke CO2-emissies in waardevolle basischemicaliën.
Een consortium van 12 partners heeft deze piste onderzocht in het door de EU gefinancierde BioRECO2VER-project, waarbij de omzetting van CO2-emissies van raffinaderijen en de cementindustrie in de chemische bouwstenen isobuteen (C4H8) en lactaat (C2H6O3) werd onderzocht.
Projectpartner Luleå University of Technology (LTU) richtte zich op de eerste processtap van het afvangen en concentreren van CO2 uit industriële puntbronnen. Hun team ontwikkelde een hybride chemo-enzymatisch proces dat bestaat uit een nieuw oplosmiddelenmengsel en een ultrastabiel koolzuuranhydrase (CA)-enzym.
Het oplosmiddelenmengsel omvatte een aminozuur-ionische vloeistof en een tertiair amine en vertoonde een goed compromis tussen enzymcompatibiliteit, absorptiesnelheid, capaciteit en desorptiepotentieel. Bovendien genereerde LTU ultrastabiele enzymmutanten die 50% meer weerstand vertoonden tegen geselecteerde rookgasremmers in vergelijking met de oorspronkelijke CA.
Dit 3-componenten CO2-afvangproces werd opgeschaald in een proefinstallatie, en de opstelling werd verder gebruikt voor echte restgasvoorbehandeling in het project.
De biotechnologische omzetting van (afgevangen) CO2 en het co-substraat waterstof door micro-organismen brengt technische en economische uitdagingen met zich mee omdat deze plaatsvindt in de vloeistoffase en de substraten gassen zijn die slecht oplosbaar zijn. Het BioRECO2VER-project onderzocht twee benaderingen om dit aan te pakken: fermentatie onder verhoogde druk en bio-elektrochemie met in situ productie van waterstof.
Projectcoördinator VITO ontwierp een flexibele en multifunctionele hogedrukfermentor, op maat gemaakt voor onderzoeksactiviteiten met geavanceerde online sensoren, monitoring en controle, en ook inclusief een membraanfiltratie-eenheid om hoge concentraties van de microbiële biokatalysatoren te bereiken.
De universiteit van Girona heeft een bio-elektrochemisch platform ontworpen en getest dat uniek is in de wereld. De belangrijkste onderscheidende kenmerken van de pilootinstallatie zijn:
- Twee parallelle lijnen om gemanipuleerde stammen en bio-elektrochemische systemen te testen
- Volledig geautomatiseerde pilootinstallatie die in staat is de belangrijkste operationele parameters (pCO2, pO2, pH2, pH, temperatuur) te controleren om de procesprestaties te intensiveren
- Scheidingseenheid voor vast-vloeibaar materiaal (membraan) om de planktoncellen te recupereren en terug te brengen in de bio-elektrochemische systemen.
Deze unieke infrastructuur zal na afloop van het project worden gebruikt ter ondersteuning van verdere onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten op het brede gebied van CO2-afvang en -conversie.
