Carbon Capture and Utilization (CCU) door productie van eiwit uit CO2 en groene stroom

Aanleiding

Zowel het aantal mensen op de wereld als het gehalte aan eiwit in hun dieet neemt toe. Tegelijkertijd is duidelijk dat de productie van dierlijke en plantaardige eiwitten een grote bijdrage levert aan onze totale broeikasgasemissies, stikstofemissies en landgebruik.

Daarom wordt in toenemende mate gekeken naar alternatieve eiwitbronnen, waaronder microbiële eiwitten, zogenaamde 'single cell proteins'. Deze hebben de potentie om onze emissies en landgebruik aanzienlijk te verlagen, afhankelijk van de gekozen productiestrategie.

Bestaande processen voor single cell proteins hebben nadelen, zoals het gebruik van aardgas of suikers als grondstof. Die leiden tot hoge CO2-emissies en het gebruik van extra landbouwgrond. Dit project gaat over het gebruik van CO2 als grondstof zonder gebruik van extra land.

Een belangrijke uitdaging is om zowel de CO2 die als primaire grondstof benodigd is als de CO2 die vrijkomt bij het fermentatieproces af te vangen en te hergebruiken.

Doelstelling

Het doel van dit pilotproject is om een innovatieve productiemethode voor single cell proteins te testen in reële omstandigheden en, waar mogelijk, te verbeteren.

Deze productiemethode (inmiddels gepatenteerd in WO 2020/193516 A1) is vernieuwend in het gebruik van een koolstof- en energiebron voor celgroei die rechtstreeks geproduceerd kan worden uit het broeikasgas CO2 en hernieuwbare elektriciteit (ofwel: door een carbon capture and utilization proces).

Daarnaast vergt het beduidend minder land- en watergebruik dan traditionele fermentatiegrondstoffen zoals suikers, en leidt het tot veel minder broeikasgasemissies dan via aardgas.

Deze fermentatiemethode gebruikt pure O2 die op grote schaal beschikbaar komt als bijproduct van H2-productie met elektrolyse van water met behulp van groene stroom. Dit bespaart energie voor beluchting van de fermentatie, spaart de aanschaf van een dure luchtcompressor uit, en maakt intensivering van het proces met flink lagere kapitaalkosten mogelijk.

Ook is dit proces veel veiliger en beter opschaalbaar dan een proces met de directe inzet van O2, H2 en CO2.

Korte omschrijving

In dit pilotproject wordt een aantal fermentaties uitgevoerd waarbij een geschikt micro-organisme gekweekt wordt op een uit CO2 geproduceerde koolstofbron.

Tevens wordt pure O2 in de fermentor geïnjecteerd. Injectie van O2 is op laboratoriumschaal niet representatief na te bootsen; daarvoor is deze pilotschaal onmisbaar. Tijdens de proeven zullen verschillende kweekcondities onderzocht worden.

Resultaat

Het resultaat van deze pilotschaalproeven is het aantonen van de technische en economische haalbaarheid van dit vernieuwende proces en waar mogelijk het aanbrengen van technische verbeteringen.

Bij positieve uitkomsten zullen deze resultaten gebruikt worden voor de verdere opschaling naar een demonstratieproject, die gepland wordt in Nederland in de nabijheid van een waterelektrolysefabriek (bijvoorbeeld Eemshaven in Delfzijl, haven van Rotterdam).