No Whey-st Valorisatie van wei tot melkzuur

De zuivelsector is van oudsher sterk vertegenwoordigd in België. De sector levert ook reeds lange tijd inspanningen naar verduurzaming toe. Dit werd ook opnieuw bevestigd in 2016 door hun engagement te onderschrijven tijdens de Vlaamse Klimaattop.1 Toch blijft er nog een lange weg te gaan. Zeker op het gebied van het valoriseren van afval- en/of nevenstromen kunnen stappen genomen worden. Zowel kaas- als yoghurtfabrikanten hebben tijdens hun productieprocessen te kampen met een grote waterige afvalstroom, het zogenaamde wei (in de EU: 40 miljoen ton/jaar).2 In België wordt deze wei voornamelijk verwerkt tot veevoeder of kleinere zuivelfirma’s schenken hun wei aan lokale boeren die deze gebruiken als bemesting voor hun akkers of voor de productie van biogas. Een meer winstgevende afzet voor wei is het gebruik ervan voor de productie van melkzuur. Melkzuur kent verschillende ‘groene’ toepassingen o.a. als grondstof voor de synthese van biodegradeerbare plastics (o.a. PLA, Poly Lactic acid of polymelkzuur). Momenteel wordt melkzuur geproduceerd via fermentatie uitgaande van sucrose uit suikerbieten of glucose uit maïs. Omwille van de steeds toenemende vraag naar melkzuur (jaarlijkse stijging met 5-8%) kan wei, als grondstof, een interessante aanvulling vormen op deze voedingsgewassen.3 Wei bevat immers nog een grote hoeveelheid lactose (40 g/L) dat via fermentatie kan worden omgezet in melkzuur. Daarenboven treedt wei niet in competitie met gewassen bedoeld voor humane consumptie. Voorliggend PWO-project wil onderzoeken of het gebruik van wei-afval voor de productie van melkzuur een praktisch haalbaar en economisch rendabel proces kan vormen.

Om dit te realiseren is het project onderverdeeld in 4 werkpakketten:
· Een eerste werkpakket onderzoekt welke voorbehandeling nodig is voor de drie te onderzoeken types wei (namelijk zure wei, zoete wei en weipermeaat). Dit zal gebeuren via membraangebaseerde processen zoals nanofiltratie en elektrodialyse. Enerzijds moet de lactose-concentratie voldoende verhoogd worden om een rendabel proces te verkrijgen. Anderzijds moeten eventueel aanwezige zouten in concentratie verlaagd worden om de fermentatiereactie tot melkzuur niet te inhiberen.
· Een tweede werkpakket optimaliseert het fermentatieproces voor vrije bacteriecellen. De invloed van verschillende procesparameters zoals type bacterie, pH en bijhorende buffer, temperatuur, lactoseconcentratie en voedingssupplementen wordt hierbij nagegaan.
· In een derde werkpakket worden de bacteriële cellen geïmmobiliseerd in “beads”. Deze hebben als voordelen een verhoogde productiviteit, hergebruik en verminderde downstream processing.
· Ten slotte wordt een economische analyse opgesteld van het nieuwe fermentatieproces met wei als grondstof. Voor de zuivelfabrikanten wordt berekend of dit proces een financieel interessante afzetmarkt is voor hun wei. Voor de melkzuurfabrikant wordt onderzocht of het een rendabel proces kan zijn in vergelijking met hun bestaande productieproces.

De doelgroepen van dit project zijn enerzijds bedrijven die beschikken over on(der)benutte weistromen, bedrijven die melkzuur produceren en bedrijven die membranen produceren/leveren die
gebruikt worden bij de voorbehandeling van de wei. Op deze manier wordt de volledige waardeketen betrokken tijdens het onderzoek en kunnen zij waar nodig nuttige informatie
aanleveren.

Het belangrijkste eindresultaat van het project is een traject op basis van voorbehandelingsstappen en fermentatie om verschillende wei-afvalstromen te valoriseren tot melkzuur op 3 liter schaal met een vooruitblik naar opschalingsmogelijkheden (pilot-scale) en een bijhorende economische evaluatie.