Kun je afval gebruiken voor de productie van essentiële voedingssupplementen voor mensen met een verstoorde energiehuishouding? Onderzoekers van het lectoraat Biobased Chemistry denken dat dat kan met bacteriën en bioplastics.
‘In afvalwater zitten veel vetzuren. Dat zijn uitstekende voedingsstoffen voor bacteriën. Bacteriën zetten ze om in de stof 3-hydroxybutyraat waarmee ze energie genereren. Als die bacteriën meer 3-hydroxybutyraat produceren dan ze direct nodig hebben, gebruiken ze dat overschot om PHA’s aan te maken, afbreekbare plastics, oftewel bioplastics.’
Onderzoeker Erik Keller, die in 1998 promoveerde in Groene Chemie bij de latere Nobelprijswinnaar Ben Feringa, is projectleider op het lectoraat Biobased Chemistry.
‘De Hanzehogeschool en andere noordelijke kennisinstellingen van het samenwerkingsverband BERNN doen al een paar jaar onderzoek naar bio-plastics. Dit onderzoeksproject is een medische spin-off.’
Onderzoeker Erik Keller, die in 1998 promoveerde in Groene Chemie bij de latere Nobelprijswinnaar Ben Feringa, is projectleider op het lectoraat Biobased Chemistry. Foto via hanze.nl . voedingssupplementen
Verstoord omzettingsproces
Keller legt uit dat bacteriën bio-plastics maken als noodvoorraad. ‘Op een gegeven moment eten de micro-organismen de bioplastics op, breken ze af en zetten ze weer om in 3-hydroxybutyraat. Eigenlijk doen mensen hetzelfde als ze weinig eiwitten en koolhydraten binnenkrijgen. Wanneer ze moeten vasten bijvoorbeeld. Om aan energie te komen zetten ze in de lever vetten om in een vorm van 3-hydroxybutyraat. Die alternatieve vorm van energie-omzetting heet ketose.’Bij sommige ziektes is dat omzettingsproces verstoord, wat een te grote aanslag op het lichaam kan zijn.’Mensen met zulke aandoeningen hebben veel baat bij een toediening van3-hydroxybutyraat. Hoe mooi zou het zijn om dat te produceren met bacteriën uit afval.
Nieuw project voedingssupplementen
Voedingssupplementen. Dat was het begin van een nieuw project: Exogene Ketonen uit Bioplastics.’Eén van die ziektes waarbij de omzetting van vetten in hydroxybutyraat is verstoord is MADD dat soms voorkomt bij pasgeborenen. MADD-baby’s kunnen vetten niet omzetten in 3-hydroxybutyraat. Dat is een groot probleem, want zuigelingen zijn puur afhankelijk van moedermelk, dat voor het grootste deel uit vetten bestaat. Als je die baby’s zuiver hydroxybutyraat geeft, hebben ze een betere start in het leven. Het probleem is echter dat het zuivere hydroxybutyraat veel zout bevat. Zout is nodig voor de opname, maar het is niet gezond voor de baby’s.’Daarom willen de onderzoekers de micro-organismen een zoutvrije vorm van 3-hydroxybutyraat laten maken.’Daar zijn we nu druk mee bezig. Het is moeilijk om uit te leggen wat we precies doen. Zie het maar zo: polymeren zijn een soort kralenkettingen van moleculen die chemisch aan elkaar zijn gekoppeld. We halen de moleculen los om zo nieuwe verbindingen te vinden die we kunnen gebruiken.’
Goed voor sporters, niet voor hartpatiënten
Bij aandoeningen als alzheimer, parkinson en sommige hartkwalen is een verstoorde energiehuishouding een belangrijk probleem.
‘Ook hier zouden vormen van uit bioplastic gewonnen 3-hydroxybutyraat soelaas kunnen bieden Maar daar moet eerst nog wel een probleem worden opgelost. Deze stoffen leveren de energie namelijk instant, in zeer korte tijd. Daarom is hydroxybutyraat de laatste tijd behoorlijk in trek bij duursporters, bij wielrenners bijvoorbeeld. Het is een lichaamseigen stof die om die reden niet op de dopinglijst staat.’Hart-, alzheimer- of parkinsonpatiënten zitten volgens Keller helemaal niet te wachten op een middel dat slechts kortstondig werkt.’Wij zoeken we naar hydroxybutyraatvormen die ervoor zorgen dat de energie geleidelijk in het lichaam wordt afgegeven.’
Ontwikkeling die grote invloed zal hebben
Bij het onderzoeksproject Exogene Ketonen uit Bioplastics zijn twee docent-onderzoekers, zes studenten van de minor Circulaire Chemie en twee stagiairs betrokken.
‘We zijn nu twee jaar bezig met onderzoek/voedingssupplementen. Het is grappig dat de vroege ontwikkeling van bioplastics in de jaren tachtig ook in Groningen is ontstaan. Toen is het door geringe beschikbaarheid van de plastics uitgedoofd. Nu gaan we op grote schaal verder met nieuwe producten. Dit is een ontwikkeling die grote invloed zal hebben.’
Circulariteit is de toekomst
De projectleden hebben inmiddels een aantal ester-vormen (dat zijn verbindingen van alcohol en zuur, red.) hydroxybutiraat ontwikkeld.
‘Die testen we de komende tijd op effectiviteit bij alzheimerpatiënten en pasgeborenen met MADD. Ik ben heel hoopvol, er is voldoende funding om het project nog jaren voort te zetten.’ Op de markt zal het niet heel snel verschijnen. ‘Dat duurt nog wel tussen de vijf en tien jaar. Het testen kost tijd, vooral het meten van mogelijke langetermijneffecten. En vervolgens moeten we de productie nog opschalen.’
Bioplastic uit afval
Bioplastic uit afval produceren, dat klinkt bijzonder en veelbelovend. Maar voor het zover is, zullen nog wat obstakels uit de weg moeten worden geruimd. Zo staat de huidige wet- en regelgeving nog niet toe dat afval wordt gebruikt als basis voor medicinale voeding.
‘Maar’, zegt Keller, ‘bioplastics en micro-organismen zijn wel de beste weg om dit soort stoffen op een duurzame en goedkope manier te maken. We moeten naar circulariteit toe. Daarom alleen al vind ik het heel belangrijk dat we de stoffen uit afval kunnen winnen. Ik wil laten zien dat er veel groene manieren zijn om te produceren. Tegelijkertijd is het fantastisch dat studenten bij ons de productiemethoden van de toekomst kunnen ontwikkelen. Wij reiken ze de handvatten aan.’
Bron: hanze.nl
