ALPO : Oogsten van microalgen

Microalgen vormen een beloftevolle bron voor de productie van grondstoffen voor de chemische industrie. De productie van microalgen kost momenteel echter nog vrij veel energie. Vooral het oogsten van microalgen kost veel energie. Binnen het ALPO project wordt daarom onderzoek gedaan naar nieuwe technologieën om microalgen te oogsten. Daarbij wordt gewerkt met verschillende soorten microalgen: Arthrospira, Chlorella en Nannochloropsis.

29 okt. 2019

#

Arthrospira is een cyanobacterie die relatief grote filamenten vormt van ongeveer een halve milimeter groot. Omdat deze soort vrij grote filamenten vormt is deze microalg veel eenvoudiger te oogsten dan andere soorten. De filamenten van Arthrospira hebben normaal gezien de vorm van een helix, maar kunnen bij bepaalde stammen ook recht zijn. Uit ons onderzoek bleek dat Arthrospira met helicoide filamenten goed geoogst kan worden door middel van nylon membranen met een maaswijdte tot 40 μm, maar moeilijk te oogsten is door middel van centrifugatie. Stammen met rechte filamenten blijken dan weer veel moeilijker te oogsten met membranen, maar zijn gemakkelijker te oogsten door middel van centrifugatie. Deze resultaten werden dit jaar gepubliceerd door Sara Cuellar Bermudez die verbonden is aan zowel KU Leuven als UMons (1).

Chlorella is een heel kleine microalgen kan moeilijk geoogst worden door middel van filtratie of centrifugatie. Het oogsten van kleine microalgen zou sterk vereenvoudigd kunnen worden door de microalgen te laten flocculeren tot grotere vlokken. In het ALPO project wordt een nieuw type bio-gebaseerd flocculant ontwikkeld op basis van cellulose nanokristallen. Dit nanocellulose bestaat uit zeer kleine (nanoschaal) en rigide vezels. Cellulose is een aantrekkelijke grondstof voor productie van flocculanten aangezien dit het meest abundante natuurlijke polymeer ter wereld is. Momenteel gebruiken we cellulose van plantenmateriaal, maar in principe zou in de toekomst ook cellulose geëxtraheerd kunnen worden als nevenstroom uit microalgen. De cellulose nanokristallen worden chemisch gemodificeerd zodat ze binden aan het oppervlak van microalgen en op die manier flocculatie induceren. Cellulose nanokristallen die gemodificeerd werden met positief geladen pyridinium of methylimidazolium bleken geschikt om Chlorella te flocculeren. De benodigde dosis voor flocculatie bleek af te nemen met het aantal positieve ladingen op de cellulose nanokristallen (zie Figuur 1). Een studie hierover werd dit jaar gepubliceerd door An Verfaillie die verbonden is aan KU Leuven (2). Momenteel wordt dit materiaal ook getest voor het oogsten van de mariene microalg Nannochloropsis. In de toekomst zal ook onderzocht worden of cellulose nanokristallen verder gemodificeerd kunnen worden opdat ze niet alleen zorgen voor flocculatie maar ook voor cel disruptie in microalgen.

Figure 1: Een hoger aantal positieve ladingen (degree of substitution, DS) op de cellulose nanokristallen, leidt tot een lagere dosis nodig om flocculatie te induceren.


(1) Cuellar-Bermudez, S. P., Kilimtzdi, E., Devaere, J., Goiris, K., Gonzalez-Fernandez, C., Wattiez, R., & Muylaert, K. (2019). Harvesting of Arthrospira platensis with helicoidal and straight trichomes using filtration and centrifugation. Separation Science and Technology, 1-10 DOI: 10.1080/01496395.2019.1624573.

(2) Blockx, J., Verfaillie, A., Eyley, S., Deschaume, O., Bartic, C., Muylaert, K., & Thielemans, W. (2019). Cationic cellulose nanocrystals for flocculation of microalgae: effect of degree of substitution and crystallinity. ACS Applied Nano Materials 2, 3394-3403 DOI: 10.1021/acsanm.9b00315

Meer info : http://www.alpo-interreg.eu/

Contacteer ons op researchgate: https://www.researchgate.net/project/Nouveaux-Mate...