Met ruim 150 bezoekers was het jaarevent van Shared Research Center Biorizon in Antwerpen eind november drukbezocht. Het evenement over bio-aromaten belichtte de opschalingsinspanningen die inmiddels in de drie onderzoeksrichtingen of ‘horizons’ aan de gang zijn: de productie van bio-aromaten uit suikers, lignine en biomassa-reststromen (via pyrolyse of gasificatie).
Inmiddels zijn veelbelovende resultaten behaald in alle horizons. Sinds de start in 2013 zijn er hoogwaardige onderzoeksfaciliteiten bijgekomen in de Vlaams-Nederlandse regio, namelijk in Delft, Mol, Petten en op de Green Chemistry Campus in Bergen op Zoom. Het jaarlijkse budget is verhoogd van € 1 miljoen naar € 8,6 miljoen, er zijn 19 patenten toegekend en 11 bio-aromaten zijn beschikbaar (in samples van 1 tot 10 kg), waarmee de industrie applicaties kan ontwikkelen.
“Daarmee liggen we op koers naar onze missie: commerciële productie van de eerste biobased moleculen in 2025”, zei Ludo Diels, voorzitter van Biorizon’s adviesraad. “Samen met de chemische industrie brengen we aromaten op de markt die functioneel, hernieuwbaar, concurrerend en veilig zijn. En dan gaat het niet alleen om drop-ins, maar ook om geheel nieuwe functionele moleculen en oligomeren die met traditionele chemie niet of nauwelijks te maken zijn.”
Markt rijp
De markt lijkt steeds sneller rijp te geraken voor nieuwe productiemethoden. Zo investeren bedrijven in Zweden en Finland inmiddels miljoenen in de bouw van fabrieken met Nederlandse Fast Pyrolysis technologie, die is ontwikkeld door de Universiteit Twente en BTG-BTL. Rui Amorim, New Technologies Business Manager van TechnipFMC, lichtte deze projecten tijdens het Biorizon event toe.
Het Zwitserse Bloom ontwikkelt een andere technologie voor de bulkproductie van chemicaliën uit hout en agroreststromen. “Vroeger werd cellulose met bruut geweld uit biomassa gewonnen, waarbij een onbruikbaar mengsel van lignine en hemicellulose overbleef”, legde Bloom’s CSO Jean Behaghel uit. “Wij passen een voorbehandeling met aldehyde toe, waardoor de drie moleculen eenvoudiger zijn te scheiden.” Het resultaat is zuivere (niet-gecondenseerde) lignine, die is te valoriseren als feedstock voor hoogwaardige chemicaliën. Bloom is een van de potentiële gebruikers van het LignoValue project van Biorizon co-initiator VITO, waarbij een pilotplant voor de productie van bio-aromaten wordt gebouwd.
Het Groningse BioBTX gebruikt katalyse in combinatie met thermochemische conversie om de veelgebruikte bouwstenen benzeen, tolueen en xyleen (BTX) te produceren uit een flexibel aanbod van feedstocks: van biomassa tot niet-recycleerbaar plastic afval. Hoge opbrengsten (40 tot 60% op basis van plastic afval) en een kleine ecologische voetafdruk zijn kenmerkend voor dit proces, zo vertelde Pieter Imhof, directeur van BioBTX. Hiermee is er voor het eerst een echt alternatief voor fossiele BTX. “Juist omdat het hierbij om drop-in chemicaliën gaat, is deze technologie key om volledige circulariteit mogelijk te maken.”
Extra functionaliteit uit lignine
De Japanse fabrikant van lijmen en kitten Kaneka zoekt daarentegen niet specifiek naar biogebaseerde vervangers voor fossiele aromaten. “Die zijn duurder, dus klanten kopen deze producten alleen als ze extra functionaliteit bieden”, zeiLuc Peeters, R&D Manager bij Kaneka Belgium. Ook dit bedrijf verwijst graag naar het LignoValue project om voldoende bioaromaten aan te leveren en applicaties uit te bouwen. Uit eerste proeven blijkt dat het toevoegen van lignine de eigenschappen van lijmen en kitten kan verbeteren, zoals de sterkte, viscositeit, elasticiteit of hydrofobie. “Dit kan echter alleen een succes worden als er voldoende bio-aromaten beschikbaar zijn. Ook kan het helpen als het gebruik van biopolymeren via de Europese regelgeving wordt gestimuleerd.”
Het Vlaamse Lawter, onderdeel van de Japanse Harima Chemicals Group, reageerde juist niet op een vraag vanuit de markt. Het bedrijf nam uit eigen beweging het initiatief om lignine toe te passen in duurzame inkt voor offset-drukkerijen. Die werd al grotendeels gemaakt uit biogebaseerde grondstoffen, zoals dennenhars, cardanol en lijnzaadolie. Wel is in het productieproces het giftige alkylfenol nodig. “Dankzij aan de KU Leuven ontwikkelde technologie en VITO’s fractionering kunnen we dat vervangen door lignine-afgeleiden”, zei Maarten Maessen, R&D chemicus bij Lawter. “Het maakt onze inkten beter recycleerbaar.”
Aromaten uit suikers
Ook in de productie van bio-aromaten uit suikers heeft Biorizon inmiddels grote sprongen vooruit gemaakt. Roger Blokland van Biorizon co-initiator TNO sprak over de resultaten van de pilotplant die inmiddels op de Green Chemistry Campus in Bergen op Zoom in gebruik is. Het onderzoek daar richt zich niet in de eerste plaats op bulkproducten, maar op specialties met een hogere toegevoegde waarde. Zoals hemimellitinezuur (voor toepassing in PU, smeermiddelen en weekmakers) en diverse varianten van ftaalzuuranhydriden (voor UV-resistente coatings, weekmakers, epoxyverharders en andere innovatieve toepassingen).
De beschikbaarheid van kilogramsamples is een belangrijke mijlpaal die in 2019 in de suikerhorizon is bereikt. Er is 22 kilogram van deze samples voor evaluatie geleverd aan 10 verschillende klanten. Er zijn 7 pilotskids in gebruik voor conversie en purificatie en er zijn 16 medewerkers actief. In totaal is er € 14 miljoen geïnvesteerd. Biorizon voert nu alweer de voorbereidingen uit voor ee verdere opschaling naar commercieel niveau. Daar gaat de nog op te richten spin-off Relement zich mee bezighouden.
Goede beslissing
Laatste onderdeel van het event was een paneldiscussie waarin dagvoorzitter Joop Groen de deelnemers Rui Amorim, Jean Behaghel, Jan Van Havenbergh (Catalisti), Willem Sederel (Biobased Delta), Luc Peeters en Geert Reyniers (Worley) aan de tand voelde. Gevleugelde laatste woorden daarin van Jean Behaghel: “We moeten de wereld laten zien dat investeren in biobased chemie een goede beslissing is.”