Rob Stroeks, NOST Tokyo
Origineel gepubliceerd op de site van Agentschap NL
Samenvatting
De potentie van algen als bio-grondstof krijgt veel aandacht in Japan. De industrie volgt de mogelijkheden ervan op de voet en investeert in ontwikkelingen om deze potentie te commercialiseren. Belangrijk daarbij is de balans tussen investeringen en verwachtingen. In het verleden zijn er een aantal perioden van verhoogde interesse geweest, waarbij grote consortia gevormd werden. Op dit moment zijn vooral kleine groepen bedrijven en instellingen succesvol met specifiek onderzoek en ontwikkeling om algen en aquatische biomassa in te zetten als grondstof voor energie en chemicaliën. Inmiddels is een convergentie te zien in aandachtsgebieden. Het lijkt erop dat overheidsprogramma’s specifieker zijn en bedrijven met knowhow successen boeken. Dit artikel beschrijft een aantal van deze programma’s en bedrijven, waaronder Denso, NeoMorgan en Euglena. Deze drie worden door Japanse specialisten recentelijk genoemd als succesvoorbeelden.
Details
Algen staan in Japan als bio-grondstof vol in de aandacht. Mede door een tekort aan grondstoffen, heeft het land sinds de oliecrisis in de jaren zeventig veel werk gemaakt van de diversificatie van de energiehuishouding. Dat deed Japan door de introductie van alternatieve grondstoffen. Successen in algenonderzoek leidden in het begin van deze eeuw tot veel aandacht en investeringen door de industrie. Maar doordat de technologie nog niet ver genoeg was voor snelle commerciële successen is die aandacht weer afgezwakt.
In 2007 was er een hernieuwde golf van interesse en werden grote industriële consortia gevormd die concrete visies neerzetten. Deze kregen ruime aandacht van de overheid. Deze aandacht was echter vooral breed en niet diep genoeg, waardoor ook deze trend opnieuw afzwakte.
Grote consortia hebben het lastig
Hoewel Japan voldoende technologische capaciteit heeft, komt een breed gedragen algenindustrie maar langzaam van de grond. Dat concludeerde professor Inoue van Tsukuba University, voorzitter de Algal Industry Incubation Consortium op een bijeenkomst in Bangkok in september 2012 (*1). De groep, opgericht in 2010 en bestaande uit 80 bedrijven en 20 instituten, geeft aan dat het land veel benodigde kennis en infrastructuur heeft om de potentie van algen substantieel te benutten. De Japanse industrie heeft veel in huis als het gaat om fermentatietechnologie, waterbehandeling, plant design, chemie en engineering. Daarnaast heeft Japan rijke en goed georganiseerde toevoer van water. Toch, aldus Inoue, slaagt vooralsnog niemand erin de algenindustrie naar een hoger niveau te tillen. Voornaamste reden hiervoor is dat er nog veel technische vragen onbeantwoord blijven, waardoor investeringen door de private sector nog te riskant zijn.
De groep gaat nu inzetten op informatie-uitwisseling, onderzoeksprojecten en verbeterde links met de overheid. Zij hebben 2020 als doelstelling voor commerciële activiteiten met algen als biomassa. Eén van de problemen die de groep noemt, is de complexiteit van de keten vanaf de levering van voldoende hoogkwalitatieve biomassa, oogst- en concentratie technologie, extractie en raffinage, tot aan de toepassing in producten. De noodzaak dat alle deelnemers in het consortium hierin samen optrekken stelt hen voor lastige beslissingen.
Japan Association for Microalgae Fuels (JAMF)
In een kleiner verband richtten drie bedrijven in mei 2012 de Japan Association for Microalgae Fuels (JAMF) op (*2). De drie, JX Nippon Oil & Energy Corporation, IHI Corporation, en Denso Corporation, nodigden nog tien bedrijven uit om samen biobrandstof uit algen te ontwikkelen. Doelstelling is om in 2020 te komen tot een commerciële basis voor biobrandstof uit algen. De groep bestaat nu uit JX Nippon Oil & Energy Corporation, IHI Corporation, Denso Corporation, Hitachi Plant Technologies, Ltd., Mitsubishi Corporation, Idemitsu Kosan Co., Ltd., Euglena Co. Ltd., Neo-Morgan Laboratory Incorporated, IDEA Consultants, Inc., Yanmar Co., Ltd.
Denso
Denso werkt sinds 2008 samen met Keio University bij het onderzoek naar toepassing van de Pseudochoricystis ellipsoidea als biobrandstof (*3). De micro-alg van 5 micrometer in doorsnede leeft in vijvertjes en onsen (Japanse warmwaterbronnen) en produceert naast zetmeel ook synthetische olie. De lichte elementen daarvan zijn bruikbaar in dieselmotoren. Denso heeft de alg in 2008 gepatenteerd, omdat het bedrijf gelooft in de potentie van de micro-alg. Het groeit snel, is robuust en gemakkelijk te cultiveren. Daarnaast absorbeert de soort efficiënt koolstofdioxide.
In een recente NEDO studie (*4) samen met Chuo University heeft Denso een aantal mutanten van de alg geïsoleerd, waardoor eigenschappen voor de productie van biobrandstof zijn verbeterd. Denso rapporteerde in maart 2013, tijdens een bijeenkomst van de Society of Genome Microbiology, over de succesvolle knock-out van het gen van de Pseudococcomyxa ellopsoidea. Denso werkte daarvoor samen met Chuo University en Tokyo Institute of Technology, en maakte gebruik van TAL Effector Nuclease (TALEN), kunstmatige enzymen die DNA strengen in bepaalde sequenties opdelen.
Neo-Morgan
Eén van de opkomende bedrijven is NeoMorgan (*5), een industrieel biotechnologiebedrijf dat DNA-stammen ontwikkelt en verbetert voor industrie en dat zich bezig houdt met fermentatie en bio-synthetische processen. NeoMorgan levert ook kennis aan bedrijven waarmee deze zelf de nieuwe condities van de geleverde strengen kunnen controleren.
In 2011 is het bedrijf een joint venture aangegaan met IHI, een grote aanbieder van (biologische) industriële procestechnologie, en Gen and Gene Technology. De groep, IHI NeoG Algae (*6), onderzoekt en ontwikkelt technologie voor de productie van biobrandstof uit de algenstreng van de soort Botryococcus Braunii. De groep heeft voor een doorbraak gezorgd in het proces naar commercialisering van algen als biobrandstof. Door verbetering van de DNA-streng van de alg is de groep gekomen tot een productiecapaciteit die een factor duizend groter is dan gangbare strengen van dezelfde alg. De nieuwe streng is bestand tegen externe invloeden waardoor cultivatie in een open omgeving mogelijk is. Door opschaling van de kolonie en verbetering van andere karakteristieken van de alg, hoopt IHI NeoG Algae de kosten van cultivatie, oogst en extractie te verlagen. Dit moet bijdragen tot schaalvergrotingen en uiteindelijk commercialisering.
Euglena
Het biotechnologiebedrijf Euglena Co.,Ltd. (*7) richt zijn businessmodel op de Euglena, een eencellige micro-alg die zich voedt door middel van fotosynthese. De alg dankt zijn naam (‘eu’ betekent ‘mooi’, en ‘glena’ betekent ‘oog’) aan Anthony van Leeuwenhoeck, die dit bewegende organisme al in de zeventiende eeuw letterlijk onder de loep nam. De Euglena is rijk aan nutriënten, en groeit efficiënt op basis van water, zonlicht, CO2 en een kleine hoeveelheid mineralen.
Euglena Co.,Ltd. is een spin-off van de Universiteit van Tokyo. Het was het eerste instituut dat technologie ontwikkelde om de Euglena alg in open vijvers te laten groeien. In verschillende laboratoria van de universiteit en op andere locaties (ondermeer in Okinawa), onderzoekt het bedrijf nu welke mogelijkheden Euglena heeft. Euglena Co.,Ltd. richt zich daarbij op de vijf F’s: Food, Fiber, Feed, Fertilizer en Fuel. Met innovatieve cultiveringtechnologie wil het bedrijf hoogwaardige producten produceren.
Euglena werkt samen met de universiteiten van Tokyo, Osaka City, Hyogo en Kinki, voor onderzoek naar respectievelijk het mechanisme van olie-extractie uit de alg, de nutriënten waarmee de alg zich voedt, de functies van Paramylon (een op zetmeel lijkend koolhydraat uit de Euglena) en de cultivering van de alg.
Mitsui
Mitsui&Co. en het Amerikaanse biotechbedrijf Solazyme hebben in februari 2013 een meerjaren overeenkomst afgesloten voor de ontwikkeling van bio-olie op basis van algen (*8). Met een investering van 20 miljoen dollar hopen de bedrijven te komen tot hoogwaardige olie met specifieke eigenschappen voor speciale smeerolie en bio-plastic.
Mitsui heeft een goede positie in de internationale oleochemische industrie. Na een aantal successen met hoogwaardige olieproducten wil het bedrijf zijn portfolio nu uitbreiden met biobrandstof uit algen. De samenwerking met Solazyme is de eerste die gebruikt maakt van nieuwe interne criteria voor investeringen, die het bedrijf eind 2012 opstelde en die gebaseerd zijn op een langetermijnvisie.
Bronnen
- 2nd Asia-Oceania Algae Innovation Summit: Presentatie prof. Inoue
- Nieuwsbericht over oprichting van de Japan Association for Microalgae Fuels (JAMF)
- Voor meer informatie, zie Denso file
- NEDO Report: “R&D on Molecular Breeding of Microalgae for Improvement Oil Productivity “, August 2012
- NeoMorgan: www.neo-morgan.com/En/top.html
- IHI NeoG Algae: www.neo-morgan.com/INeoG/index.html (Japans)
- Euglena: www.euglena.jp/english/
- Mitsui press release
