< Terug naar vorige pagina

Project

Over de samenstelling en bioraffinage van de zwarte soldatenvlieg (Hermetia illucens) - ophelderen van onzekerheden en naar een duurzamere verwerking

De alsmaar groeiende wereldbevolking, gekoppeld aan een hoger wordende levensstandaard en de daarmee gepaard gaande stijgende afvalproductie en vraag naar grondstoffen, legt een enorme druk op onze planeet. De larven van de zwarte soldatenvlieg (Hermetia illucens, BSF) bieden echter een enorm potentieel om efficiënt met deze afvalberg om te gaan, alsook te voorzien in de vraag naar grondstoffen. Zo zijn deze larven namelijk in staat om tijdens hun korte levenscyclus laagwaardige, organische afvalstromen (i.e., supermarktafval, restaurantafval) om te zetten in waardevolle en hernieuwbare biomassa rijk aan lipiden, laurinezuur, eiwitten en chitine. Net hierom zijn BSF larven een uitstekende kandidaat om als duurzamere en hernieuwbare grondstof gebruikt te worden in de circulaire bio-economie in Europa. Het spreekt voor zich dat geschikte en accurate analysemethoden nodig zijn om de gehaltes van deze componenten in de larven te bepalen. Met behulp van bioraffinage kunnen deze componenten dan uit de larven worden gewonnen om ze te gebruiken als grondstof voor industriële toepassingen zoals de productie van detergenten of cosmetica. Over deze analysemethoden, alsook over de bioraffinage, bestonden echter belangrijke onzekerheden en hiaten in de wetenschappelijke literatuur, die in dit proefschrift opgehelderd werden. Daarnaast werd ook een eerste stap gezet naar een duurzamere bioraffinage van BSF larven.

In het eerste gedeelte werd onderzocht of een bioraffinageproces met gebruik van zuren, basen en solventen even geschikt is voor verschillende levensstadia van Hermetia illucens (i.e., larven, prepoppen en poppen). Dit is van belang omdat deze levensstadia gezamenlijk voorkomen in één en dezelfde kweekbatch. Ondanks enkele verschillen in de samenstelling van de extracten, werd het proces geschikt bevonden voor de drie levensstadia. Wel bleek het zinvol te zijn om het oogstmoment aan te passen aan de beoogde toepassing van de afgezonderde componenten. Latere levensstadia hadden bijvoorbeeld een hoger chitine- en laurinezuurgehalte. Vervolgens werd een alternatief voor de gravimetrische chitinebepaling onderzocht vermits deze geen onderscheid kan maken tussen chitine en andere vezels zoals cellulose. Met behulp van vloeistofchromatografie werd een methode op punt gesteld waarbij chitine eerst gehydrolyseerd en gedeacetyleerd werd tot glucosamine in zuur midden alvorens deze laatste te kwantificeren. De finale, geoptimaliseerde procedure was niet alleen veel sneller dan de gravimetrische procedure, maar had tevens ook een hoge specificiteit, accuraatheid en precisie. Een andere onzekerheid die opgehelderd werd, is of het resultaat van twee veelgebruikte maar inherent verschillende analysemethoden (i.e., Kjeldahl en Dumas) uitgewisseld mogen worden voor de bepaling van het stikstofgehaltes van BSF-larven. Uit dit onderzoek, waarvoor een grote verscheidenheid aan BSF-larven gebruikt werd, kwam naar voor dat de stikstofgehaltes bekomen met beide methoden inderdaad uitwisselbaar zijn. Ook werd een meer robuuste eiwitconversiefactor bepaald, waardoor met een analyse van de hoeveelheid stikstof, het eiwitgehalte accurater kon bepaald worden. Door het combineren van alle analyseresultaten werd er eveneens dieper inzicht verworven in de stikstofverdeling van de larven. In het laatste deel van dit proefschrift werd het groene en biogebaseerde solvent 2-methyltetrahydrofuraan (2-MeTHF) geëvalueerd als alternatief voor hexaan om de lipiden te extraheren. Daarnaast werd met Design of Experiments ook een extractie van verse biomassa geoptimaliseerd om na te gaan of een kostelijke en energie-intensieve droogstap voorafgaand aan de extractie vermeden kan worden. Hieruit bleek dat 2-MeTHF in staat was om meer lipiden te extraheren vanuit droge biomassa dan hexaan. Bovendien werd ook bevonden dat een extractie met 2-MeTHF van verse biomassa onder geoptimaliseerde condities vergelijkbaar presteerde aan de extractie met hexaan van gedroogde biomassa. De samenstelling van de extracten varieerde bovendien nauwelijks, wat maakt dat een vetextractie met 2-MeTHF van verse biomassa veel potentieel biedt om de vetextractie met hexaan van gedroogde biomassa te vervangen.

Datum:8 sep 2017 →  30 sep 2021
Trefwoorden:Insects, Green Chemistry, Chitin
Disciplines:Engineering van biomaterialen, Biologische systeemtechnologie, Biomateriaal engineering, Biomechanische ingenieurswetenschappen, Andere (bio)medische ingenieurswetenschappen, Milieu ingenieurswetenschappen en biotechnologie, Industriële biotechnologie, Andere biotechnologie, bio-en biosysteem ingenieurswetenschappen
Project type:PhD project