Het Horizon 2020 EU onderzoeksproject COSMOS heeft tot doel om de importafhankelijkheid van de Europese oleochemische industrie te verminderen. Momenteel importeert de industrie veel kokosnoot-, palm-, palmpit- en castorolie voor het maken van producten als plastics, wasmiddelen en weekmakers. Bij een seminar voor stakeholders voorafgaand aan de 10de EFIB, in Brussel, gehouden van 9-11 oktober, zijn de tussentijdse onderzoeksresultaten van dit project besproken.
COSMOS concentreert zich op middellange vetzuren en grondstoffen voor polymeren, nu door de oleochemische industrie geproduceerd uit tropische oliehoudende gewassen omdat er op dit moment geen Europese alternatieven voor zijn. Het project kijkt naar de ontwikkeling van twee weinig benutte oliehoudende gewassen: Camelina en Crambe (uitgesproken als ‘krembie’). De 18 deelnemende projectpartners komen uit 9 Europese landen en het project wordt gecoördineerd door Wageningen University & Research. Het project is typisch voor de stand van zaken in de bio-based economie: fundamenteel en toegepast onderzoek zijn beide cruciaal voor verdere bio-based industriële ontwikkelingen. In Nederland worden zulke onderzoeksprojecten gecoördineerd door het Carbohydrate Competence Center, of, met een focus op bio-aromaten, door Biorizon, een Vlaams-Nederlandse Interreg-samenwerking. Tijdens de EFIB-conferentie ging Biorizon uitgebreid op hun voortgang in.
COSMOS gebruikt veel verschillende bewerkingstechnieken
Middellange vetzuren of Medium chain fatty acids, de zogenaamde MCFA’s, omvatten C8-C14 vetzuren. Ze bestaan uit enkelvoudig onverzadigde vetzuren (mono-unsaturated fatty acids; MUFA) en meervoudig onverzadigde vetzuren (poly-unsaturated fatty acids; PUFA). De oleochemische industrie gebruikt MUFA’s in toepassingen als plastics, oppervlakte-actieve stoffen (surfactants), wasmiddelen (detergents), smeermiddelen en weekmakers. Zowel MUFA als PUFA variëteiten komen voor in plantaardige olie, maar ongelukkigerwijze in de geselecteerde Europese planten in een ongunstige verhouding. Om de MUFA-opbrengst op te voeren past het COSMOS-project vele technieken toe, waaronder zaadveredeling en genetica (teelttechnieken om de zaadopbrengst en het oliegehalte te optimaliseren tot 1 ton olieopbrengst per hectare), olie-extractie en -scheiding en katalytische omzetting van vetzuren.
Genetica en oliezaadveredeling hebben tot doel om nieuwe oliehoudende gewassen te ontwikkelen, op maat gemaakt naar de wensen van de oleochemische industrie. Het C18 MUFA-gehalte kan in Crambe-olie nu al worden opgevoerd tot 35%, terwijl het C18 PUFA-gehalte tot 5% kan worden teruggebracht. Met behulp van enzymtechnologie en extractieprocessen wordt plantaardige olie in beide vormen gescheiden. Verschillende technieken om vetzuren om te zetten worden onderzocht, bijvoorbeeld om meervoudig onverzadigde vetzuren naar enkelvoudig onverzadigde te transformeren. Ook zullen enkelvoudig onverzadigde lange vetzuren door katalytische, enzymatische en microbiële ketensplitsing worden omgezet in middellange vetzuren.
Toepassingen voor reststoffen van de oleochemische industrie
Naast vetzuren zoekt het project in plantmateriaal uit Camelina en Crambe naar andere waardevolle moleculen, zoals hoogwaardig uitgangsmateriaal voor bio-polymeren of naar geur- en smaakstoffen. Het meel dat na olie-extractie overblijft moet verder worden ontwikkeld als veevoer. Hiertoe moet het gehalte ongewenste bestanddelen in het meel, met name glucosinolaat en sinapine, worden verminderd, met behulp van mutagenese-technieken om het genetisch materiaal van de oliehoudende planten aan te passen. Hierdoor verbetert de verteerbaarheid van het meel en dus de marktwaarde als veevoer. De omega3-rijke fractie meervoudig onverzadigde vetzuren (PUFA) zal worden gezuiverd om in voedsel en veevoer te worden gebruikt. Ook zoekt men naar insectensoorten die gebruikt kunnen worden om zijstromen van de productie van plantaardige oliën om te zetten naar eiwitten en vetten. Perskoek van oliezaden (verkregen van een zadenpers) en van meel (verkregen uit een extractieproces met oplosmiddelen) bleek succesvol als insectenvoer.
De deelnemers in het project bestaan uit 50% gespecialiseerde MKB-bedrijven en 50% universiteiten en onderzoeksinstellingen. Het Franse specialty chemicals bedrijf Arkema vertegenwoordigt de industrie. Zoals kan worden verwacht staat het project garant voor grensverleggend onderzoek waarbij van de laatste ontwikkelingen op verschillende kennisvlakken gebruik wordt gemaakt. Deze hebben niet alleen betrekking op chemie en mutagenese, maar omvatten ook de toepassing van nieuwe methoden van geïntegreerde life cycle assessment: het combineren van life cycle assessment (LCA), environmental life cycle costing (eLCC) en social life cycle assessment (sLCA), met inbegrip van technologische, juridische en politieke thema’s. Het project leidt daadwerkelijk tot nieuwe ontwikkelingen op het vlak van oleochemische industrie en katalyse. Echter, COSMOS laat ook zien dat de EU-regels rond het gebruik van CRISPR-technologie nog niet helder zijn. De EU bespreekt nog steeds of deze technologie in GMO-regels moet worden opgenomen, wat de voortgang van het project hindert. Totdat een beslissing is genomen kunnen juridische obstakels worden verwacht bij uittesten en commercialiseren van door het COSMOS-project gecreëerde gewasvariëteiten. Een andere genetische technologie, random mutagenese, een technologie die materiaal verwijdert en niet toevoegt, is vrijgesteld van EU GMO-regels.
Markt en concurrentie leiden tot discussie
Er werden tijdens het seminar maar weinig opmerkingen over de technologische aspecten van het project gemaakt, maar markt en concurrentie waren onderwerp van veel discussie. De huidige oleochemische industrie is in slechts een handvol landen geconcentreerd, en de markt voor middellange vetzuren is veel instabieler dan die voor de gewonere oliehoudende gewassen. De EU-import van laurinezuur, lauric acid, bijvoorbeeld, een C12 vetzuur, is de afgelopen jaren toegenomen, zodat nu meer dan 50% van de wereldproductie door de EU wordt geïmporteerd. De prijzen van middellange vetzuren zijn hoger dan voor de gewonere oliehoudende gewassen, en omdat het doel van COSMOS is om een deel van de EU-vraag naar tropische oliën te vervangen is het belangrijk om te begrijpen welke invloed dit op de marktprijzen zal hebben. Hierover ging vooral de discussie tijdens het seminar: hoe kunnen we marktprijzen voor vetzuren analyseren, en toekomstige prijsontwikkelingen voorspellen.
LMC International, een onafhankelijke Engelse expert die marktgegevens en marktanalyse levert, waarschuwde dat ‘…het zicht op de agrarische markt vertekend is door het perspectief van de biobrandstoffen-luchtbel …’ Vooral de vraag naar palm- en koolzaadoliegewassen is sterk gegroeid. LMC voorspelt dat de biobrandstoffen-luchtbel niet verder zal opzwellen, maar ook niet zal inzakken. En hoewel de huidige marktvraag voor het grootste deel stabiel zal blijven, verwacht LMC dat markttrends terugkeren naar de historische, lange-termijn trends van voor 2001, wat betreft diëten, bevolkingssamenstelling, bbp per hoofd, etc.
Naast de punten die door LMC werden besproken raakte het COSMOS-project aan een aantal andere onderwerpen die tijdens de EFIB-conferentie aan de orde kwamen. Het Franse bedrijf Surfact Green specialiseert zich in hoogwaardige, biologisch afbreekbare en niet-giftige oppervlakte-actieve stoffen op basis van gemodificeerde plantaardige C4 tot C18 oliën. Ynsect is een Frans insectenbedrijf dat meeltorren kweekt voor de winning van eiwitten, chitine (een glucosederivaat dat voorkomt in exoskeletten van onder meer krabben en insecten) en chitosan (gemaakt uit chitine, met velerlei toepassingen in industrie, landbouw en geneeskunde). En het Nederlandse DSM informeerde de deelnemers over hun nieuwe methode om op waterbasis food grade eiwit, vrij van ongewenste bestanddelen, uit oliezaden te produceren.
Interessant? Lees dan ook:
Koolzaad als frontrunner voor agrarische vernieuwing
EuroBioRef: hoe nu verder met een groot Europees R&D project?
Versalis bouwt petrochemische raffinaderij om tot bioraffinaderij