Bacterie maakt bouwmaterialen van CO₂

De wijdverspreide bodembacterie Bacillus megaterium kan CO₂ direct omzetten in kalksteen. Waar hoge CO₂-concentraties voorkomen, is deze aanpak direct toepasbaar aan bron – zonder eerst CO₂ te hoeven afvangen en transporteren.

Volgens onderzoekers van de Zwitserse TU’s EPFL en Supsi en startup Medusoil gebruikt de bacterie onder kunstmatig verhoogde CO₂-niveaus (≥ 470× atmosferisch) het enzym carbonic anhydrase om CO₂ om te zetten naar bicarbonaat, dat vervolgens uitkristalliseert als hechte calciet (calciumcarbonaat (CaCO₃) oftewel kalksteen). Maar liefst 94 % van de gevormde mineralen is afkomstig van CO₂, niet van stikstofhoudende verbindingen zoals bij ureolyse .

Dit biedt een toekomstperspectief waarin industrie en bouw elkaar versterken op het vlak van CO₂-vermindering. Voor Nederlandse engineers gaat het niet enkel om de innovatie zelf, maar vooral om integratie: hoe verbind je industriële rookgasstromen, bioreactoren en structurele toepassingen tot een circulair en duurzaam geheel?

Belang

• Schone technologie: in tegenstelling tot ureolyse wordt bij de beoordeling middels CO₂ geen ammoniak of andere schadelijke bijproducten geproduceerd.
• Toepasbaarheid in de bouw: deze methode biedt “carbon-sequesterende bindmiddelen”, die CO₂ opsluiten in minerale structuren – denk biocement, biolijmen of zelfs CO₂-neutrale betonalternatieven.
• Industrieel potentieel: met name in sectoren zoals cement- en metaalproductie, waar hoge CO₂-concentraties voorkomen, is deze aanpak direct toepasbaar aan bron—zonder eerst CO₂ te moeten afvangen en transporteren.

Kansen

1. CO₂ vanuit fabrieken als grondstof
   Fabrieken met schoorstenen en rookgassen kunnen direct een CO₂-bron vormen voor bioreactoren gevuld met B. megaterium-cultures.
2. Lokale CO₂-opslag & materiaalvorming
   In Nederland zijn mogelijkheden om regionale biocement-fabrieken op te zetten; CO₂ blijft lokaal, en de vorming van calciet kan ter plekke bij dijken, funderingen of betonproductie worden toegepast.
3. Integraal ontwerp: biotech & gebouwde omgeving
   Engineers kunnen samen optrekken met microbiologen: welke reactorconfiguratie, temperatuur, pH en CO₂-concentratie is nodig om optimale calcietvorming te realiseren?
4. Consortium- en scale-up-potentieel
   Medusoil brengt bioreactor-technologie, EPFL en SUPSI leveren de wetenschappelijke onderbouwing. Er is ruimte voor publiek-private partnerships tussen Nederland, Zwitserland en EPFL-teams.

Technische aandachtspunten

• CO₂-concentratie: het proces vereist ongeveer 470 keer de atmosferische concentratie; industriële rookgassen zijn dat al.
• Bioreactorinrichting: continue toevoer van CO₂, Ca²⁺-ionen, bufferbeheer en productafvoer (CaCO₃) moeten worden geoptimaliseerd.
• Integratie in bestaande processen: bv. menging met onbehandeld retourwater of bijbehorende warmte vallen op regionaal schaalniveau te onderzoeken.
• Regelgeving & milieu: geen toxiciteit/problemen met ammoniak, maar wel voldoet aan milieukaders rondom biotechnologie en bouwmaterialen.

Knelpunten & onderzoeksvragen

• Wat is de CO₂-opvang-efficiëntie per kWh of per volume bioreactor?
• Wat zijn technische limieten (bij hoge concentraties, temperatuur, pH)?
• Hoe competitieert B. megaterium met andere micro-organismen gewenst in bioreactoren?
• Wat is de economische haalbaarheid vergeleken met conventionele CO₂-vastleggingstechnieken?