Ontwikkelingen in de industriële biotechnologie (processen, nieuwe producten) die in het laboratorium zijn ontwikkeld, moeten worden uitgeprobeerd en getest op een relevante schaal voordat ze commercieel in productie kunnen worden genomen.
Een proeffabriek die het productieproces op een semi-technische schaal imiteert is een kostbare, maar noodzakelijke aangelegenheid om de procescondities in de vingers te krijgen voor een optimale procesuitvoering. Voor sommige producten en processen is het zelfs nodig eerst nog een demonstratiefabriek te bouwen voordat de stap naar de full-scale fabriek gemaakt kan worden. Heel grote bedrijven kunnen zich deze investeringen permitteren, kleinere niet. Echter, het blijft absoluut noodzakelijk de procescondities en grondstoffen eerst te onderzoeken alvorens de stap naar de fabriek te maken, gegeven de complexiteit, de hoge kosten en de risico’s bij opschaling van deze nieuwe processen of producten.
Op basis van de bestaande proeffabriek van DSM
Universiteiten en bedrijven bouwen soms kleine proeffabrieken om de allereerste stap van opschaling vanuit het laboratorium te kunnen onderzoeken. In Delft heeft men voor een andere weg gekozen. De BPF (Bioprocess Pilot Facility) is gestart met de bestaande proeffabrieken van DSM, ingericht voor onderzoek aan haar fermentatie- en opwerkingsfabrieken. Deze pilot plants zijn door DSM ingebracht in een joint venture, met Corbion-Purac en de TU Delft als partners. Om de transitie naar lignocellulosehoudende grondstoffen mogelijk te maken wordt de pilot plant gereed gemaakt voor procesonderzoek aan omzetting van diverse soorten biomassa (stro, maïsstengels, houtsnippers, etc.) in fermenteerbare suikers. Voor deze uitbreiding wordt de BPF financieel ondersteund door de EU, het Ministerie van EZ, de provincie Zuid-Holland en de gemeenten Delft, Rotterdam en Den Haag.
De BPF is een open faciliteit, wat betekent dat iedereen er gebruik van kan maken. Kleine ondernemers die hun technologie willen testen, biotech ondernemingen die andere grondstoffen voor hun lopende processen willen onderzoeken, ontwerpers van apparatuur die hun ontwerpen in de praktijk willen testen en wetenschappelijke onderzoekers die schaaleffecten van hun uitvinding willen bekijken. Door de modulaire opbouw en het brede scala aan beschikbare unit operations van de pilot plant is heel veel mogelijk.
Flexibiliteit
De BPF is een zeer flexibele proeffabriek. Naast suiker als grondstof voor het fermentatieproces kunnen ook reststromen uit de land- en bosbouw als grondstof worden gebruikt. Deze grondstoffen worden voorbewerkt door ze (meestal) te verkleinen en daarna bij hoge temperatuur (en druk) te behandelen waardoor de binding tussen de samenstellende delen van de plant worden verbroken. Na eventuele andere bewerking, als hydrolyse, waarin de suikers gevormd worden, volgt het fermentatieproces.
De BPF heeft de beschikking over fermentoren van verschillende procesafmetingen tot een volume van 8 m3, waarbij diverse micro-organismen, zoals bacteriën, gisten en schimmels kunnen worden ingezet. De fermentatieprocessen kunnen worden uitgevoerd als batch-, fed-batch- of continu proces, en onder aerobe en anaerobe condities. Voor de opwerking van het product kan, dank zij de modulaire opbouw van de proeffabriek, worden geschakeld tussen verwijdering van het product uit de cel waarin het is gevormd of afscheiding uit het fermentatiemedium. De BPF beschikt over een staf van ervaren procestechnologen en procesoperators.
Met deze Delftse faciliteit beschikken de Nederlandse (en buitenlandse) industriële biotechnologische bedrijven over een proeffabriek voor onderzoek naar en opschaling van hun processen die aanzienlijk meer mogelijkheden biedt dan wat meestal elders aanwezig is.