Power-to-Protein: pilot (fase 2)

Beschikbaarheid van voldoende voedsel, energie en water vormen wereldwijd reusachtige uitdagingen, o.a. door de groeiende wereldbevolking en het effect van klimaatverandering op gewasteelt. Een universele oplossing ligt niet voor de hand. Veeleer zal lokaal, situatiegericht maatwerk nodig zijn, mede gebaseerd op creatief en cross-sectoraal denken. Opties zijn afhankelijk van de relevante stofstromen in een geografisch afgebakend gebied. Eén van de bijdragen is het sluiten van de stikstofkringloop door directe microbiële omzetting van stikstof tot eiwitten.

Technologie

Middels het Power to Protein concept worden hoogwaardige eiwitten via biosynthese uit waterstof, zuurstof, koolstofdioxide en ammoniumstikstof geproduceerd. Ammonium, koolstofdioxide of energie komen als reststof of energiebron ter beschikking bij de afvalwaterzuivering. Met Power to Protein wordt een waardevol goed – een eiwit – gevormd uit deze reststoffen en/of -energie. Indirect wordt hiermee energie bespaard voor de productie van kunstmest aan de voorzijde van de keten en voor de vernietiging van ammonium in de waterzuivering via nitrificatie/denitrificatie. Op deze wijze komt een verbinding tot stand binnen de ‘water – energie – food nexus’.

Uitdaging

De omzetting van genoemde grondstoffen tot een single cel protein is op labschaal aangetoond. In dit project wordt de productie van eiwitten opgeschaald tot ca. 1 kg per dag en wordt in pilot onderzoek op verschillende locaties de directe koppeling met de afvalwaterketen gemaakt. De kwaliteit van de geproduceerde eiwitten worden beoordeeld op basis van analyses en toepassingstesten, o.a. wordt de verteerbaarheid vastgesteld met in vitro en in vivo testen. De economische haalbaarheid van de grootschalige productie van het eiwit, mede in het licht van de toekomstige voedselvoorziening, en de kosten en het tijdspad van de introductie van het nieuwe voedingsproduct worden beoordeeld. Tevens wordt de milieu-impact middels een Life Cycle Assessment vergeleken met bestaande plantaardige en dierlijke eiwitten.

Oplossing

Het project richt zich op verdere ontwikkeling en integrale toepassing van het concept op verschillende afvalwaterzuiveringen. Dit leidt tot de volgende opbrengsten:

1. Een verder ontwikkeld reactorontwerp van de pilot installatie
2. Inzicht in de vereiste kwaliteit en opwerkingsmethode van de grondstoffen
3. Inzicht in de haalbaarheid om 1 kg eiwit per dag te produceren in verschillende pilot experimenten op locatie
4. Vaststellen van de kwaliteit van het geproduceerde eiwit
5. Bepaling van het overall milieurendement en de economische haalbaarheid.

Resultaten

In 2016 is het ontwerp van de reactor afgerond en is een patentaanvraag ingediend. Daarna is een start gemaakt met de bouw van de installatie. In januari 2017 is de pilot opgeleverd en naar de eerste onderzoekslocatie op de RWZI Enschede verplaatst. In mei 2017 is de pilot voor technische aanpassingen overgebracht naar Avecom in Gent. Daar is de reactor na revisie weer opgestart met ammoniumsulfaat afkomstig van de RWZI Enschede. Dat ammoniumsulfaat is geproduceerd met behulp van de Nijhuis Ammonia Recovery (NAR) pilot die in juni en juli 2017 op RWZI Enschede in bedrijf is geweest. Tijdens deze periode zijn in de NAR spiketesten tevens uitgevoerd met indicatororganismen om te onderzoeken welke pathogenen nog in het ammoniumsulfaat aangetroffen worden. In september 2017 is gestart met het oogsten van het eerste eiwit uit de power-to-protein reactor. In de komende periode zal het geoogste eiwitpoeder verder worden gekarakteriseerd.

Klik hier voor informatie over het voorgaande project.

Downloads

• Zie alle downloads op Power-to-Protein
• Eindrapport Power to Protein