Project Biopulping: Selectieve Lignocellulose Ontsluiting met Witrotschimmels’ : Rapportage over uitvoering van werkpakketten 1 en 3 (door WUR) en werkpakket 5 (door CNC)

Dutch; Flemish. In Werkpakket 1 (uitgevoerd door WUR Plant Breeding) is gezocht naar de meest optimale stammen van Ceriporiopsis subvermispora. Hiervoor zijn 30 stammen (20 homokaryons en 10 kruisingen) binnen de soort C. subvermispora onderzocht op hun vermogen om tarwestro en ingekuild bermgras selectief van hemicellulose en lignine te ontdoen. Op basis van de resultaten van Werkpakket 1 blijken C. subvermispora stammen MES15023 (monokaryon), MES15032 (monokaryon) en MES14706 (dikaryon) het meest selectief in de afbraak van lignine in zowel tarwestro als bermgras en is het resultaat van doorgroeien van de substraten met deze stammen een relatieve verrijking in cellulose. In Werkpakket 3 (eveneens uitgevoerd door WUR Plant Breeding) zijn verschillende typen biomassa voorbehandeld met de uit Werkpakket 1 als beste naar voren komende stammen. Er werd daarbij gewerkt met twee mogelijke toepassingen van het op te leveren behandelde materiaal. Deze toepassingen waren biogasproductie (op basis van tarwestro) en productie van vezelmateriaal voor de papier industrie (op basis van Miscanthus, Natuurgras, Lisdodde, Vlaslemen en Hennepscheven). De bovengenoemde materialen werden doorgroeid met 3 C. subvermispora stammen; MES15032 als beste monokaryon in WP1, MES14706 als beste dikaryon in WP1 en MES13094 als referentie uit de eerdere biogas testen. Het met schimmel doorgroeide materiaal werd op verschillende momenten tijdens de kolonisatie door de schimmels bemonsterd en het bemonsterde materiaal werd geanalyseerd op vezelsamenstelling. Stro substraat raakte (evenals in Werkpakket 1, goed doorgroeid met alle drie de schimmelstammen. Ook Miscanthus, vlaslemen en hennepscheven raakten goed doorgroeid met beide geteste schimmelstammen. In tegenstelling tot tarwestro en miscanthus, raakte het natuurgras substraat slechts met moeite doorgroeid. Lisdodde raakte nauwelijks gekoloniseerd door beide geteste schimmelstammen. Uitgaande van de selectieve verrijking van substraten met cellulose (door afbraak van hemicellulose en lignine) bleek vooral na 8 weken incubatie het relatieve gehalte aan cellulose in het tarwestro sterk omhoog te zijn gegaan, ten koste van 19% verlies aan droge stof. Na 12 weken was het relatieve gehalte aan cellulose nog sterker gestegen, maar dit ging ten koste van 35% van de droge stof. In Miscanthus steeg de verhouding cellulose/lignine van 4.4 bij aanvang van de schimmelincubatie gestaag naar 9.8 na 19 weken incubatie met stam MES 15032, maar dit ging ten koste van 20% van de droge stof. Stam MES14706 gaf minder goede resultaten te zien (cellulose/lignine verhouding 6.4 na 19 weken incubatie). Vlaslemen , natuurgras en hennepscheven werden uitsluitend geanalyseerd na 12 weken doorgroeiing met de schimmels. In geval van vlaslemen steeg de verhouding cellulose/lignine van 2.1 bij aanvang naar 6.6 na 12 weken incubatie met stam MES15032. Dit ging echter ten koste van 24% van de droge stof. Bij stam MES14706 steeg de verhouding cellulose/lignine slechts naar een waarde 3.4 na 12 weken incubatie. In natuurgras steeg de verhouding cellulose/lignine niet erg sterk na 12 weken incubatie met de schimmels, maar er verdween wel ongeveer 44% (MES14706) en 49% (MES15032) van de droge stof. In natuurgras bleek de afbraak niet erg selectief; zowel cellulose, hemicellulose als lignine werden allemaal afgebroken. In geval van hennepscheven steeg de verhouding cellulose/lignine bijzonder sterk na 12 weken incubatie met MES15032; van 3.6 bij aanvang naar 18.5 na 12 weken. Dit ging echter ten koste van 50% van de droge stof. Bij incubatie met MES14706 steeg de verhouding cellulose/lignine na 12 weken incubatie naar 7.1 en dit ging ten koste van 37% van de droge stof. Vanwege de slechte kolonisatie van lisdodde door de beide schimmels is besloten om dit substraat niet verder te analyseren. Binnen Werkpakket 5 zijn door CNC Grondstoffen een reeks aan experimenten uitgevoerd gericht op het opschalen van de teelt van C. subvermispora. In de commerciele praktijk wordt een substraat bedoeld voor schimmelkweek gepasteuriseerd door het substraat door eigen microbiele activiteit te laten opwarmen tot waarden rond 60-65oC. De door CNC Grondstoffen uitgevoerde experimenten hebben echter geen van allen succes gehad. In de solid state fermentor bleek het niet mogelijk om de gewenste temperaturen te bereiken. In een experiment waarin gebruik is gemaakt van commercieel beschikbaar substraat op basis van tarwestro bleek echter dat Ceriporiopsis subvermispora niet in staat bleek om dat substraat te koloniseren (terwijl schimmels zoals Pleurotus ostreatus (de oesterzwam) en Lentinula edodes (shiitake) daar in de commerciële praktijk geen enkel probleem mee hebben. Mogelijk heeft C. subvermispora een probleem met de hoge pH van het commerciële substraat. Pogingen om een selectief substraat te maken door tarwestro te verzuren met citroenzuur waren echter eveneens niet succesvol. Het is duidelijk dat de opschaling van het systeem nog enig werk behoeft.