Composteren en vergisten van katoenen sokken
Het bedrijf Interloop wil de katoenketen verduurzamen. Een mogelijkheid is om katoen in de eindfase duurzaam te verwerken d.m.v. compostering of door vergisting. Composteren heeft als voordeel dat het bodemleven verbetert. Vergisting heeft als voordeel dat het biogas (methaan) oplevert. Beide processen bestaan uit microbiologische omzettingen. Katoen bestaat uit natuurlijke cellulose vezels en is daarmee een uitstekende energiebron voor micro-organismen. Dit korte CIMlab-onderzoek verkent de mogelijkheden tot compostering en vergisting van de Interloop katoenen sokken.
Centraal staat de vraag: wat zijn ideale procesomstandigheden (T en pH) voor het composteren en vergisten van katoenen sokken?
Compostering en vergisting van sokken zijn op het lab onderzocht met behulp van bioreactoren met een reactorvolume van 0,5-2,0 liter. Het substraat bestond uit enkele grammen katoen als startgewicht. Als referentiemateriaal is katoen van een andere fabrikant gebruikt. Tevens heeft een multidisciplinair studentengroep onderzoek verricht naar analysemethoden voor het monitoren van de biologische omzetting van katoen.
Uit de laboratoriumexperimenten blijkt dat het katoen van Interloop op biologische wijze te composteren of te vergisten is. Alle gekozen soorten inoculum (de gebruikte mix van micro-organismen) kunnen het katoen omzetten via compostering of vergisting. Daarentegen is de microbiologische omzetting van het referentiekatoen van een andere fabrikant minimaal. De gemeten eerste-orde-constante voor vergisting van Interloop-katoen is geschat op 0,25 per dag. Bij deze eerste labproeven is het proces nog niet geoptimaliseerd en de omzettingssnelheid kan nog hoger zijn. Een hoge omzettingssnelheid betekent kleinere bioreactoren en daardoor een lage investering voor een eventuele grote bioreactorinstallatie. De gemeten opbrengst van methaan uit katoen is ongeveer 95% van het theoretisch maximale (3 ton katoen is genoeg voor de gasproductie om één huishouden één jaar van gas te voorzien). De ideale T en pH voor de omzetting van katoen worden bepaald door de keuze van het inoculum, en katoen lijkt hier geen invloed op te hebben. Voor compostering is niet direct een reactiesnelheidsconstante bepaald, omdat er geen plotbare data beschikbaar was. De afbraak van katoenvezels kan goed met microscopische technieken worden waargenomen.
De ideale procesomstandigheden (pH en T) voor het composteren en vergisten van katoen hangen af van de gekozen mix van micro-organismen. De omzetting van het Interloop-katoen is sneller dan de omzetting van het referentiekatoen.
Doordat het biologisch omzetten van Interloop-katoen vrij makkelijk is te realiseren, biedt dit veel mogelijkheden voor microbiologische producten uit katoen: bijvoorbeeld biogas, ethanol, kleurstoffen en andere producten. Katoen is een vaste stof en de omzettingssnelheid is hoog; hierdoor ligt de volumetrische bioreactoropbrengst hoog. De volgende stap is het meten en doorrekenen van een pilot-bioreactor voor katoenverwerking.