Biosurfactanten uit afval klaar om de wereld te veroveren
AmphiStar bouwt pilootfabriek voor biosurfactanten uit supermarktafval
Shampoo maken van voedselafval uit supermarkten. Als consument ben je misschien niet meteen geïnteresseerd, maar elke zichzelf respecterende procestechnoloog voelt toch die trigger om er meer van te weten. Daarvoor moet je bij AmphiStar zijn, een spin-off van UGent en Bio Base Europe Pilot Plant die micro-organismen genetisch modificeert om er biosurfactanten van te maken. Met een eigen demofabriek wil het nu de volgende stappen zetten om niet alleen een duurzaam, maar ook een rendabel alternatief te bieden voor surfactanten van fossiele oorsprong of uit palmolie.
Markt van 20 miljoen ton
Jaarlijks komen er meer dan 20 miljoen ton surfactanten uit chemische fabrieken over de hele wereld. Het gaat om oppervlakte actieve stoffen (Surface active agents) die producten heel specifieke eigenschappen meegeven. Zo doen ze onze shampoo schuimen of zorgen ze dat zo’n druppeltje zich mooi verspreidt door onze haren.
“Surfactanten zorgen er in feite voor dat gassen en vloeistoffen meer of minder dispergeren, emulgeren … door te spelen met de oppervlaktespanning. Je komt ze overal in het dagelijkse leven tegen, van shampoo en lijm tot voeding, van textiel en inkt tot landbouwchemicaliën”, legt Karolien Maes uit. Ze is een van de vijf co-founders en verantwoordelijk voor de ontwikkeling en opschaling van bioprocessen binnen AmphiStar.
Duurzamere surfactanten
De surfactanten die vandaag bestaan kennen vooral een fossiele oorsprong (45% van de markt). Palmolie is een alternatief als grondstof, maar daar komen dan weer andere duurzaamheidsproblematieken om de hoek kijken: moet dat niet voor voeding dienen en wat met het landgebruik?
"Door te kiezen voor surfactanten op basis van tweede generatie grondstoffen, brengen we de CO2-voetafdruk veel verder terug"
“Al sinds de jaren 70 staat in de wetenschappelijke literatuur beschreven hoe je uit bepaalde gistsoorten biosurfactanten kan produceren. Ecover kwam in 2002 aankloppen met de vraag of we daar geen proces konden rond ontwikkelen om op een duurzamere manier die ingrediënten voor hun schoonmaakmiddelen te maken”, haalt co-founder en COO Sophie Roelants de geschiedenis op.
What’s in a name?
Een onderzoek van UGent en de Bio Base Europe Pilot Plant onder leiding van professor Wim Soetaert (co-founder nummer 3) dat uiteindelijk uitmondde in AmphiStar. De naam is een hommage aan die begindagen. “We zijn vertrokken van de Starmella bombicola, een giststam geïsoleerd uit de honing van hommels. De moleculen die we eruit maken zijn ‘amfifiel’ van aard: ze interageren zowel met water als met olie wat hen ongelooflijk interessant maakt.”
Een start-up was geboren. Al had Roelants dat liever wat vroeger zien gebeuren. “Pas in 2021, twee weken voor mijn bevalling was het officieel. Maar ik zat er al van 2013 op te wachten.”
Academisch geduld
Timing is alles in start-up land had mentor Soetaert haar echter goed ingefluisterd. “Na mijn doctoraat onder Dr. ir. Sofie De Maeseneire (co-founder nummer 4) wilde ik het liefst van al het werkveld ingaan.” Een laatste stop aan de Bio Base Europe Pilot Plant om wat souvenirs nog uit te delen aan ex-collega’s bracht daar echter verandering in. “Wim had net drie projecten gescoord rond microbiële surfactanten. Of ik er mijn schouders niet wilde onderzetten? Het bleef aan me knagen toen ik moest solliciteren: dit op industriële schaal kunnen, was immers de droom. Maar klassieke chemiebedrijven lagen toen niet wakker van biotechnologie. Ze hebben er de mensen, de productiefaciliteiten en de durf niet voor. Dan maar nog zeven jaar academisch geduld uitgeoefend tot de markt er rijp voor was.”
Al werd er uiteraard niet stilgezeten: het portfolio werd uitgebreid, de processen werden verder ontwikkeld en opgeschaald in de Bio Base Europe Pilot Plant, de technisch-economische haalbaarheid werd gedemonstreerd … Kortom de bouwstenen werden gelegd om van zodra het moment er was investeerders te overtuigen om mee in dit ambitieuze verhaal te stappen.
Shift ingezet
De shift kwam er met een persconferentie van Unilever in 2020, een Britse multinational met een omzet van 51 miljard dat jaar. Ze kondigden aan dat ze tegen 2030 geen ingrediënten van fossiele oorsprong meer wilden gebruiken in hun reinigingsproducten. Alle toeleveranciers stonden meteen onder druk.
“Het belang van biosurfactanten is enorm gestegen daardoor, zeker in combinatie met de Europese Green Deal.” Roelants geeft het voorbeeld van een wetenschappelijke conferentie die ze bijwoonde. Vier jaar geleden stond haar pitch helemaal achteraan het programma ingepland. “Als de helft van de zaal al leeg was. Vorig jaar mocht ik de keynote op de eerste dag geven.”
Wow-effect met supermarktafval
Dat had zeker ook te maken met de stunt waar AmphiStar in 2023 mee kon uitpakken. In het Waste2func project (waste to functional ingredients) ontwikkelde het voor Ecover een biosurfactant op basis van supermarktafval. “Normaal werk je met relatief zuivere zijstromen die veel olie of suiker bevatten. Dat we het uit een heterogene mix als supermarktafval konden – een notoir moeilijk te valoriseren stroom die normaal in vergisters terechtkomt – bewijst voor de buitenwereld hoe goed we ons proces wel onder controle hebben en dat we met verschillende grondstoffen kunnen werken."
"Het had een groot wow-effect, voor Ecover, maar ook voor potentieel nieuwe klanten. Je kan immers niet zomaar een petrochemische surfactant eruit halen en een biologische erin steken. De functionaliteit en het recept veranderen. Je moet luisteren naar de micro-organismen om het biologische plaatje te laten kloppen”, duidt Maes.
"De chemische industrie heeft meer dan 100 jaar gehad om haar processen uit te puren. Biotechnologie staat nog maar aan het begin van die leercurve"
Milieu-impact in grondstoffen
Die keuze voor afval was nochtans niet het eerste pad. CTO en 5e co-founder Bernd Everaert: “We hebben de rekensom gemaakt, je hebt gewoon niet voldoende impact als je voor eerste generatie grondstoffen kiest, zelfs als ze biologisch zijn. Dan ga je immers de competitie aan met voeding zoals geraffineerde suiker of plantaardige olie die even goed in de supermarkt konden liggen. De chemische industrie heeft meer dan 100 jaar gehad om haar processen uit te puren, voor een maximale efficiëntie en minimale verliezen. Biotechnologie staat nog maar aan het begin van die leercurve."
"Specifiek voor wat wij doen, zit 80% van je milieu-impact precies in je grondstoffen. Door te kiezen voor surfactanten op basis van tweede generatie grondstoffen, brengen we de CO2-voetafdruk veel verder terug. Een vierde LCA-analyse die we in januari 2025 afgerond hebben klokte af op 0,7, of zelfs op -1,37 kg CO2 equivalent per kg biosurfactant als je biogene meerekent.” Ter vergelijking: de conventionele processen liggen tussen 2,4 en 6,9.
"Het gaat om de gulden driehoek van prijs, performantie en duurzaamheid. Je moet hetzelfde presteren voor een kostprijs die maximaal 10% hoger ligt"
Eigen pilootfabriek moet schaal geven
Maar duurzaamheid alleen maakt de rekening van bedrijven niet. “Het gaat om de gulden driehoek van prijs, performantie en duurzaamheid. Je moet hetzelfde kunnen presteren voor een kostprijs die maximaal 10% hoger ligt, vooraleer je bedrijven overtuigt om voor een duurzamer alternatief te kiezen”, gaat Everaert verder.
Schaal is voor AmphiStar het sleutelwoord om rendabel te worden. Het wil daarom een eigen pilootfabriek bouwen met een jaarcapaciteit van 2.000 ton. “In onze demofabriek kunnen we aantonen dat we over een robuuste technologie beschikken die met verschillende feedstocks werkt om een brede waaier van eindproducten te maken.”
War on waste
Die moet uit de grond rijzen, dicht bij waar het afval ontstaat. Everaert: “Afvalstromen zijn niet gratis: er is een war on waste. Je moet dus niet meer dan 150 km gaan rijden ermee of de transportkost drijft de prijs te veel op. Onze technologie is ontwikkeld met een decentrale aanpak voor ogen van colocatie: biosurfactanten maken dichtbij waar het afval of de zijstroom waaruit ze bestaan geproduceerd wordt, liefst zonder transport."
"Vaak zijn er dan verschillende synergiën, ook op vlak van nutsvoorzieningen en afvalwaterbehandeling. Oorspronkelijk wilden we dit eigenlijk onder een licentiemodel in de markt zetten via joint development agreements. Lage kosten, weinig risico’s, perfect. Maar klanten zijn vooral geïnteresseerd in het eindproduct, niet de weg ernaartoe en chemische bedrijven hebben te veel koudwatervrees. Dus hebben we eind 2022 beslist om het zelf te doen.”
Drie labo’s in incubator
In afwachting van de pilootfabriek, hebben ze onderdak gevonden bij het VIB, het Vlaamse Instituut voor biotechnologie, dat een nieuwe incubator gebouwd heeft in de regio rond Gent. Daar beschikt AmphiStar over drie labo’s. Maes: “In het labo voor synthetische biologie sleutelen we aan de micro-organismen zelf. We passen genetische modificatie toe om dingen aan- en uit te zetten en zo moleculen te sturen. Een molecule zal de wereld niet veranderen, daarom breidt de menukaart steeds uit, verspreid over verschillende TRL’s (Technology Readiness Level). De eerste commerciële producten zitten op TRL 7, het gros rond TRL 5, maar er zitten ook ‘speciallekes’ nog daaronder.”
In het bioproces labo worden die dan toegepast voor producten, vaak op basis van stalen van klanten. Daar staan de fermentoren en reactoren en gebeurt ook een eerste opzuivering. Het analytisch labo, ten slotte, faciliteert beide andere labo’s om de basiseigenschappen en formulaties te bepalen.
Commerciële tractie nodig
De eerste grammen en hoeveelheden tot 500 g worden in de eigen labo’s gebouwd. De verdere productie gebeurt dan bij de Bio Base Europe Pilot Plant in afwachting van de eigen demofabriek. Het bedrijf telt vandaag 17 FTE’s. “De toekomst van AmphiStar ligt echt in de ontwikkeling van nieuwe moleculen”, is Maes overtuigd. “Maar we hebben voldoende commerciële tractie nodig om ze aan een redelijke productiekost te kunnen maken. Vandaar dat de demofabriek de logische volgende stap is.”
AmphiStar lonkt daarbij naar de NextGen site in Antwerpen. “Voor klassieke havenconcessies zijn we nog te klein”, weet Roelants, “maar op die site kan je wel een interessant ecosysteem opbouwen en zaken als stoom en water delen. We hopen de engineering en de vergunning binnenkort rond te krijgen.” De focus zal er in eerste instantie liggen op personal en home care producten. “Tegen laagwaardige fossiel gebaseerde surfactanten kunnen we niet opboksen. Die kosten minder dan 2 euro/kg. Maar een kwart van de markt, vangt 20 tot 100 euro/kg voor zijn producten. Daar willen we initieel in werken”, vult Everaert nog aan.
