In de wereldtop voor de chemie
Het Amerikaanse Department of Energy van Nobelprijswinnaar
Steven Chu [op de foto in zijn lab zelf
onderzoekend] noemt de nieuwe stof een vinding in de
wereldwijde top twaalf van meest veelbelovende biologische stoffen
voor de chemische industrie. Koopman promoveerde op zijn onderzoek
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. 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.
Goede spijsvertering
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.
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.