Eiwit beschermt staal tegen roest

Waterafstotend eiwit van een bacterie blijkt een prima middel om staal te beschermen tegen roest. Alex Harold van de Swansea University won met die ontdekking de Tata Innovatieprijs.

De bodembacterie Streptomyces, Straalschimmel in het Nederlands, is een bekende producent van antibiotica. Die bacterie blijkt ook een eiwit te produceren dat water afstoot. Dat eiwit is bedoel om de bacterie en de sporen waarmee hij zich voortplant te beschermen.
 

‘Het waterafstotende eiwit is oorspronkelijk door dr. Dennis Claessen ontdekt in een project waar we beiden aan waren verbonden aan de Rijksuniversiteit Groningen’, vertelt dr. Geertje van Keulen, inmiddels universitair hoofddocent bij het Institute of Life Sciences van de Swansea University en begeleider van promovenda Alex Harold. ‘Zij heeft het baanbrekende werk verricht om dat eiwit te kunnen gebruiken als coating tegen roest.’

Fibrillen

Het bijzondere van het eiwit is dat die in een vochtige omgeving fibrillen (draden) vormt, die uit zichzelf aan elkaar hechten tot een beschermende laag. ‘Het is een zelf-ordenend materiaal. De coating die zo ontstaat is één laag van fibrillen dik, ongeveer 10 nm.’

De laag heeft bijzondere eigenschappen: hij is bestand tegen koude tot – 80 °C en hitte van meer dan 90°C. Hij kan ook tegen chemische middelen als zeepachtige stoffen en zuren, verdroging speelt geen rol en hij is dus waterafstotend. ‘Alleen de mechanische eigenschappen kunnen een probleem opleveren: in de dunne coatinglaag met een dikte van een enkele fibril is gemakkelijk een kras te maken, waar er ruimte is voor roest.’ Een mogelijke remedie is de waterafstotende laag dikker maken. ‘Alex heeft laten zien dat het aanbrengen van meerdere laagjes mogelijk is waardoor het geheel sterker wordt.’

Oogsten

Het oogsten van het materiaal heeft Harold veel tijd en energie gekost. ‘Op een gegeven moment was ze omringd met Petrischaaltjes waar ze het eiwit uit los moest schrapen', vertelt van Keulen. 'Inmiddelshebben we een betere manier gevonden om het eiwit op grotere schaal te produceren, zowel door de bacteriën als op synthetisch biologische wijze.'

Het eiwit wordt als oplossing aangebracht op staal. ‘Dat hebben we tot nu toe alleen in het lab gedaan, we moeten nog uitzoeken of dat ook op grote oppervlakten werkt.’ Van Keulen heeft inmiddels fondsen ontvangen om de biologisch gebaseerde coating verder te ontwikkelen.

Dare to Try

De Tata-competitie wordt wereldwijd georganiseerd en kende meer dan 5000 inzendingen. Harold moest het opnemen tegen projecten die waren ingediend door Tata Steel Europe, Jaguar Landrover en Tata Global Beverages. Ze won in de categorie Dare to Try, een van de twaalf categorieën van de competitie.

Openingsfoto: gekleurde waterdruppels op de waterwerende eiwitlaag. Foto Swansea University.