Zwarte chemicaliën uit olie vervuilen. Groene uit biomassa niet. Of is het echt zo simpel? Niet noodzakelijk, zoals aangetoond in twee nieuw gepubliceerde artikelen over levenscyclusanalyses (LCA's) in Natuur Duurzaamheid en GCB Bio-energie .

"Het feit dat iets 'bio' is, betekent niet altijd dat het beter is. Het hangt vooral af van de productieomstandigheden en het energieverbruik in verschillende levenscyclusfasen. in het algemeen, we moeten de hele levenscyclus van het product nadenken en beoordelen om hun impact te identificeren, " zegt Ólafur Ögmundarson, onderzoeker bij The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain).

In dit onderzoek, Ólafur Ögmundarson en zijn collega's onderzochten hoe LCA's ons kunnen begeleiden naar duurzamere biochemische productiemethoden. Een oplossing is het identificeren van problematische milieuhotspots in het productieproces van belangrijke biochemicaliën, dat zijn in dit geval chemicaliën die zijn geproduceerd uit hernieuwbare biomassa met microbiële fermentatie.

Minimaliseer oplosmiddelen en zwarte energie

In de studie gepubliceerd in GCB Bio-energie , de onderzoekers richtten zich op het belangrijke biochemische melkzuur dat vooral wordt gebruikt voor bioplastics. Ook al komt deze biochemische stof niet in een van olie afgeleide versie, de LCA liet enkele hotspots zien voor verbetering van de biomassa-input.

Verder, uit het voorbeeld van melkzuur, de auteurs zagen enkele algemene tendensen. Bijvoorbeeld, zwaar gebruik van oplosmiddelen kan een negatieve invloed hebben op de duurzaamheidsvoetafdruk van de biochemische stof. Deze negatieve impact werd gezien, zelfs als de oplosmiddelen werden hergebruikt, omdat dat proces vaak zeer energie-intensief is.

Een andere algemene tendens is dat het gebruik van zwarte energie bij de productie duurzame biochemicaliën kan veranderen in vervuilende alternatieven.

Je kunt je afvragen of het de moeite waard is om chemicaliën duurzaam te maken. Het antwoord is ongetwijfeld 'ja' als men een duurzame samenleving wil die niet afhankelijk is van fossiele brandstoffen. Verder, er is enorm veel ruimte voor verbetering, als het om chemicaliën gaat. in 2017, consumentenchemicaliën waren goed voor ongeveer 50 procent van de chemicaliënmarkt met een totale omzet van ca. 2 dollar, 100 miljard. Verder, slechts ongeveer 1-2% van alle chemicaliën wordt tegenwoordig biologisch geproduceerd.

"Het vinden van alternatieve en duurzame productiemethoden voor zwarte chemicaliën is absoluut noodzakelijk en een dringende kwestie, " zegt Ólafur Ögmundarson.

Zeegebaseerde biomassa kan een deel van de oplossing worden

Vandaag, melkzuur wordt door microben geproduceerd uit maïssuiker. Bij de beoordeling is de onderzoekers vergeleken maïssuiker met maïskolven en macroalgen in de vroege stadia van ontwikkeling. Hoewel macroalgen nog steeds een hypothetische grondstof zijn voor microben, het gebruik van algen heeft tal van voordelen:ze nemen geen landbouwgrond in, ze groeien snel, en ze zijn relatief gemakkelijk te eten voor microben in vergelijking met biomassa op het harde land, zoals bladeren en bomen. De grootste uitdaging bij macroalgen is dat ze gedroogd moeten worden om naar de bioraffinaderij getransporteerd te worden. En aangezien drogen veel energie vraagt, macro-algen eindigden met een vrij slechte duurzaamheidsfactor in dit onderzoek.

"Op plaatsen met voornamelijk zwarte energiebronnen, dit droogproces zal de duurzame factor nog verergeren. Maar als je het drogen van macroalgen kunt vermijden en tegelijkertijd de microben kunt laten voeden met alle verschillende suikers die beschikbaar zijn in deze grondstof, het kan een duurzamer alternatief worden voor het gebruik van suiker. Maar de technologieën zijn nog te onvolwassen om al te gewaagde conclusies te trekken, ' zegt Ögmundarson.

We hebben meer LCA's nodig

De onderzoekers benadrukken dat we voor veel biochemicaliën meer LCA's nodig hebben. Zonder deze, u probeert een probleem in het donker op te lossen.

"In te veel gevallen het is niet duidelijk of de werkelijke milieueffecten van nieuwe bioproducten zijn berekend voordat ze op de markt worden gebracht. Dit kan zeer negatieve gevolgen hebben, want als u te laat ontdekt of uw methode en product daadwerkelijk meer vervuilend is dan de huidige producten op de markt, u heeft geen tijd om te optimaliseren voor deze negatieve effecten, ’ zegt hij en vervolgt:

"We, daarom, aanbevelen om LCA in de ontwikkelingsfase van biochemicaliën op een systematische manier toe te passen om milieuhotspots in een vroeg ontwikkelingsstadium te identificeren. Dat geeft andere wetenschappers een instrument om hun onderzoek te richten op de ontwikkeling van echt ecologisch duurzame biochemicaliën, terwijl er nog operationele ruimte is voor verandering. Dit zal de bijdrage van biotechnologie versnellen om de duurzaamheidsuitdagingen van de wereld op te lossen."

Geld en duurzaamheid moeten hand in hand gaan

Vandaag, een gestandaardiseerde LCA houdt geen rekening met de economische levensvatbaarheid van een product, bijv. productie- en investeringskosten, markten en prijzen. Om dit te corrigeren, onderzoekers van het Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainability, in samenwerking met de onderzoeksgroep Quantitative Sustainability Assessment van DTU Management, werken aan het combineren van de LCA-methodiek met techno-economie. Een Techno-Economic Assessment (TEA) analyseert de technische en economische prestaties van een proces, product of dienst. Dit wordt gedaan om zowel de ecologische als de economische duurzaamheid van opkomende en toekomstige biochemicaliën te evalueren met een duurzaam doel voor ogen.

Ólafur Ögmundarson is vandaag aangesloten bij het The Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainability via het Horizon 2020-project MIAMi, waar hij het duurzaamheidspotentieel onderzoekt, hotspots en kansen bij het creëren van specifieke kankergeneesmiddelen in microbiële productiegastheren in plaats van ze te extraheren uit zeldzame planten.