NWO-onderzoeker Frank Koopman heeft een biogebaseerde verbinding gemaakt die één van de belangrijkste grondstoffen voor plastic producten kan vervangen.

Het Amerikaanse Department of Energy gaf de nieuwe stof een plekje in de wereldwijde top twaalf van meest veelbelovende biologische stoffen voor de chemische industrie. Koopman promoveert op 12 mei aan de TU Delft.

Frank Koopman doet onderzoek naar het gebruik van biogebaseerde grondstoffen voor de productie van chemicaliën en brandstoffen. Biomassa – zoals hout en plantenafval – is soms lastig te gebruiken als grondstof door de aanwezigheid van furaan-aldehydes (5-hydroxymethylfurfural, afgekort HMF, en furfural). Deze stoffen ontstaan wanneer biomassa wordt omgezet naar vrije suikers, de basis voor biobrandstof. 

Goede spijsvertering
Koopman ontdekte dat de bacterie Cupriavidus basilensis deze vervuilende bijproducten opeet. Bovendien produceert die bacterie het stofje FDCA. Dat kan één van de grondstoffen van polyethyleen-tereftalaat (PET, bekend van de frisdrankflessen en fleecevesten) vervangen. In die industrie gaan jaarlijks miljarden om.

Koopman en zijn collega’s van de TU Delft en BIRD Engineering ontdekten dat de chemische verbinding FDCA (2,5-furaandicarboxylzuur) ontstaat wanneer Cupriavidus basilensis HMF afbreekt. De onderzoekers brachten het hele spijsverteringsstelsel van de bacterie in kaart, onder meer om deze afbraakroute ook over te kunnen plaatsen naar andere organismen.

Het enzym dat verantwoordelijk is voor de vorming van FDCA kan, in tegenstelling tot de meeste chemische routes, HMF volledig omzetten tot FDCA. Frank Koopman heeft dit enzym, in samenwerking met Nick Wierckx, Han de Winde en Harald Ruijssenaars, in de bacterie Pseudomonas putida geplaatst. Hiermee kan FDCA op labschaal in hoge concentraties geproduceerd worden. Dit proces wordt momenteel verder ontwikkeld door BIRD Engineering.

Biomassa brandstoffen
De afbraak van HMF en furfural maakt ook het omzetten van biomassa naar brandstoffen veel goedkoper. Kostbare en milieuonvriendelijke methoden om deze bijproducten te verwijderen worden namelijk overbodig.

Het gebruik van hout of plantenafval voor de productie van chemicaliën en biobrandstoffen zoals bioethanol heeft als voordeel dat deze grondstoffen niet concurreren met de voedselproductie. Hout en plantenafval worden mede dankzij het onderzoek van Koopman aantrekkelijke alternatieven voor het produceren van biobrandstoffen.

B-BASIC
Het onderzoek van Koopman, Wierckx, Ruijssenaars en De Winde maakt onderdeel uit van het B-BASIC consortium. Binnen B-BASIC (Bio-based Sustainable Industrial Chemistry) werken Nederlandse universiteiten, onderzoeksinstellingen en de industrie samen.

Het programma richt zich op de ontwikkeling van nieuwe concepten voor de duurzame productie van energie en chemicaliën. Binnen dit project werd samengewerkt met de werkgroep bioconversie van TNO. B-BASIC is onderdeel van ACTS (Advanced Chemical Technologies for Sustainability), het NWO-platform voor publiekprivaat onderzoek op het gebied van duurzame chemische technologie.

Over NWO
NWO is dé nationale wetenschapsfinancier en heeft tot taak het wetenschappelijke onderzoek in Nederland te laten excelleren via nationale competitie. Jaarlijks geeft NWO ruim 700 miljoen euro uit aan subsidies voor toponderzoek en toponderzoekers, vernieuwende instrumenten en apparatuur, en aan instituten waar toponderzoek wordt bedreven.

NWO financiert het onderzoek van ruim 5300 getalenteerde wetenschappers aan universiteiten en instellingen. Selectie door middel van peer review is in handen van onafhankelijke deskundigen. NWO bevordert de overdracht van kennis naar de maatschappij.

Bron: NWO