De klimaatverandering en de uitputting van natuurlijke grondstoffen benadrukken de dringende noodzaak om over te schakelen naar een meer duurzame bio-economie. De chemische industrie speelt een belangrijke rol in de moderne samenleving, echter leidt haar sterke afhankelijkheid van fossiele grondstoffen tot aanzienlijke milieuproblemen. Biogebaseerde chemicaliën bieden een veelbelovend alternatief, waarbij organische zuren belangrijke platformchemicaliën zijn met toepassingen in voeding en diervoeder, farmaceutica en bioplastics. Hun efficiënte fermentatieve productie wordt echter nog vaak beperkt door energie-intensieve en minder duurzame zuiveringsprocessen.

Dit doctoraatsonderzoek richt zich op dit knelpunt door de ontwikkeling van innovatieve en geïntensiveerde productieprocessen voor organische zuren, gebaseerd op fermentatie bij lage pH waarmee neutralisatie en overmatige afvalproductie worden vermeden. In situ product recovery (ISPR) vormt hierin een belangrijke strategie, waarbij organische zuren tijdens de fermentatie continu kunnen worden afgescheiden. Dit kan productinhibitie verminderen en de fermentatieprestaties aanzienlijk verbeteren. Deze aanpak bleek bijzonder succesvol voor hydrofobe organische zuren, zoals aangetoond voor muconzuur, een veelbelovend platformmolecule. Voor meer hydrofiele organische zuren, zoals melkzuur, werd ionenuitwisseling geïdentificeerd als een meer effectieve zuiveringstechniek om deze organische zuren rechtstreeks uit complexe fermentatiestromen te zuiveren.

Daarnaast werd een innovatieve zuiveringstechnologie ontwikkeld, namelijk solvent-geïmpregneerde harsen, waarmee een breed scala aan organische zuren en andere biogebaseerde chemicaliën kan worden geëxtraheerd. Deze harsen combineren hoge extractie-efficiëntie met laag energie- en grondstoffenverbruik en hoge stabiliteit, waardoor ze een veelzijdige en duurzame oplossing bieden voor de zuivering van industriële biochemicaliën.

Kortom identificeerde dit onderzoek veelbelovende intensiveringsstrategieën en ontwierp het innovatieve, efficiënte zuiveringstechnologieën voor verschillende organische zuren, gebaseerd op hun eigenschappen. Belangrijke vooruitgang in procesprestaties werd gevalideerd op laboratoriumschaal voor huidige fermentatiestrategieën bij lage pH, wat oplossingen biedt die de overgang naar groenere industriële processen kunnen faciliteren.