De grondstoffen voor plastics of vezels die nu nog uit aardolie worden gewonnen, kunnen in de nabije toekomst uit hernieuwbare groene grondstoffen zoals maïsstro of hout worden gewonnen. Bacteriën doen het werk. Zij fungeren als microscopische fabriekjes. Op 23 maart vertelt prof. Richard van Kranenburg, buitengewoon hoogleraar Bacterial Cell Factories, in zijn inaugurele rede hoe de nieuwe bio-economie zo vorm krijgt. De leerstoel van prof. Van Kranenburg wordt gefinancierd door Corbion.
De microwereld van bacteriën die als fabriekje kunnen fungeren is fascinerend, stelt prof. Van Kranenburg in zijn inaugurele rede ‘Bacterial cell factories – Applying thermophiles to fuel the biobased economy’ aan Wageningen University & Research. “Bacteriën maken uit eenvoudige suikers nuttige grondstoffen zoals melkzuur. Na zo’n microbieel proces, dat we fermentatie noemen, kunnen we de gevormde producten zuiveren en benutten voor de productie van bijvoorbeeld bioplastics,” verklaart de hoogleraar. “Dit is een belangrijke stap voor de overgang van een economie gebaseerd op fossiele olie naar een economie op basis van groene chemie en biotechnologie met hernieuwbare grondstoffen, zoals maïsstro, tarwestro of hout.”
Composthoop
Bacteriën kunnen deze ruwe basismaterialen niet zonder meer omzetten in bruikbare grondstoffen. Daarvoor moet het basismateriaal eerst worden voorbehandeld, zodat de fermenteerbare suikers beschikbaar komen. Sommige bacteriën hebben daar speciale enzymen voor. “Een belangrijke bacterie die dat kan, vonden we in een composthoop. Het is daar lekker warm, 50 tot 60 graden, en een hittetolerante Bacillus-soort blijkt de enzymen te bezitten om de suikers vrij te maken zodat ze beschikbaar zijn voor het eigenlijke fermentatieproces.”
Industriële fermentatie
Fermentatie voor levensmiddelen kent een geschiedenis van duizenden jaren, zoals brood, wijn of sojasaus. Het industrieel fermenteren kwam pas rond 1881 op gang met de productie van melkzuur. Dat proces verdient nog verdere verbetering om uiteindelijk een bio-economie te realiseren. Zo ontstaan er bij de meeste fermentatieprocessen naast het beoogde product ook bijproducten. “Daarom ontwikkelen we nu een gereedschapskist om de bacterie op genetisch niveau zodanig aan te passen dat ze het industriële fermentatieproces optimaal uitvoert. Bijvoorbeeld alleen melkzuur maakt, of juist alleen ingewikkelder stoffen om te produceren zoals barnsteenzuur. Zo’n veelbelovend stuk gereedschap is bijvoorbeeld Cas9, dat ingezet kan worden om improductieve onaangepaste bacteriën te elimineren terwijl de gewenste bacterievarianten ongemoeid gelaten worden. Het zijn opwindende tijden voor biotechnologen”, concludeert prof. Van Kranenburg.
