De chemische industrie werkt graag volcontinu. Biotechnologische processen lenen zich daar slecht voor. Een patent, aangevraagd door biotechnologe María Cuéllar Soares hoopt dat te veranderen.
Delen
Productie verloopt in de biotechnologie bijna altijd batch-gewijs; in bakken (of bakjes) tegelijk. Dat is voor een deel terug te voeren op traditie, vertelt María Cuéllar Soares (32). Niettemin is een continu proces bijna altijd goedkoper. Het is dan ook geen wonder dat industrieën als DSM en Organon vanaf het begin betrokken zijn geweest bij het promotieonderzoek van de Colombiaanse procesontwerpster.
De productie van fenylalanine moet volgens Cuéllar gezien worden als een modelproces. In een vat met twee liter inhoud produceren bacteriën het bewuste aminozuur, maar het zou ook iets anders kunnen zijn. De uitdaging is om het aminozuur uit de vloeistof te winnen en het verarmde brouwsel weer naar het vat (de fermentor) te sturen.
Het proces waarop patent is aangevraagd doet dat in enkele stappen. Vloeistof verlaat het vat via een microfilter om geen bacteriën af te voeren. Vervolgens wordt er water aan onttrokken door het over een halfdoorlatend membraan te persen. De aminozuren kristalliseren onder gunstige condities uit waarna het restant terugvloeit als voeding voor de bacteriën.
Zo althans zou het gaan in een ideale wereld. Maar het stofje fenylalanine is nogal kritisch als het om kristalliseren gaat. Om te beginnen kent het twee vormen van kristallen: een naaldvorm en een platte kristalvorm. Het gaat bij de winning van het aminozuur om de best hanteerbare tweede vorm. Om die te bereiken moet de kristallisatie binnen een heel nauwe band van temperatuur (tussen 37 en 50 graden Celsius) en concentratie uitgevoerd worden.
En alsof dat nog niet lastig genoeg is, gooien verontreinigingen in het brouwsel ook nog eens roet in het eten waardoor er – ondanks nauwkeurig ingestelde temperatuur en concentratie – toch geen kristalvorming optreedt van het gewenste type. Iedere component in de soep van voedingsstoffen en bijproducten kan in principe de kristalvorming verstoren. Verder onderzoek moet duidelijk maken welke stof daarvoor verantwoordelijk is. Dan kan er aan een verbetering van het proces gewerkt kan worden. Daar zijn volgens Cuéllar tal van mogelijkheden voor: “We kunnen andere voedingsstoffen gebruiken, of een ander micro-organisme. Of we kunnen het organisme genetisch aanpassen aan onze wensen.”
Het patent spreekt over in situ product crystallisation. Het erkent dat er nog een en ander aan het proces verbeterd moet worden, maar het wil toch alvast een alternatieve route aanwijzen voor de batchgewijse biotechnologische productie. De ogenschijnlijk bescheiden vinding kan nog revolutionaire gevolgen krijgen.
Het onderzoek werd mede gefinancierd door STW en NWO. Hoogleraren prof.dr.ir. Luuk van der Wielen (bioscheidingstechnologie) en prof.dr.ir. Sef Heijnen (bioprocestechnologie) begeleidden het onderzoek vanuit de faculteit Technische Natuurwetenschappen.
Comments are closed.