Deze ‘Gelderlander’ – het is nog geen echte naam – is een machine die is ontwikkeld door het Gelderse bedrijf Techino BV. Het apparaat is ontworpen om houtvezels op een mechanische manier voor te bewerken zodat het potentieel van de vezels zo veel mogelijk wordt benut.
Michiel Adriaanse, namens het Kenniscentrum Papier & Karton: ‘De ontstaansgeschiedenis van de machine gaat terug tot begin deze eeuw. Destijds werd vanuit de Gelderse papier- en kartonindustrie, samen met Wageningen UR en het Kenniscentrum Paper en Karton, gezocht naar een energetisch efficiëntere manier om houtvezels te ontwikkelen. Het idee was om voor dezelfde productperformance minder energie – en mogelijk minder vezels – te gebruiken.’
Velcro
Nu heeft deze opwerking van vezels een lange historie, zie de uitvinding van de Hollander in de 17de eeuw (zie kader). De wijze waarop dit proces plaatsvindt, is in de loop der jaren wel veranderd. Adriaanse: ‘De huidige conventionele refiners maken voornamelijk gebruik van afschuifkrachten. Daarbij ontstaan minuscule fibrillen aan het vezeloppervlak die ervoor zorgen dat de vezels beter aan elkaar kunnen binden door middel van waterstofbruggen. Het fungeert als een soort Velcro, maar dan op basis van chemische en niet de fysieke eigenschappen. Nu is het gebruik van afschuifkrachten niet de meest optimale methode, vanwege het hoge energieverbruik en door het ontstaan van fijnstof als gevolg van mechanische degradatie van sommige vezels. De ‘Gelderlander’ maakt gebruik van compressiekrachten waarbij de vezels gedurende een korte tijd worden samengedrukt. Het voordeel van deze technologie is dat deze aanzienlijk minder energie vergt en – op demoniveau opgeschaald – vergelijkbare – en op termijn zelfs betere – eindproducten levert.’
Tanden op stuk gebeten
Op gebied van compressierefining zijn in de loop der jaren in de EU verschillende consortia opgericht. Deze initiatieven hebben geen van allen de lastige stap naar opschaling kunnen maken. Dat is wel het geval met C-ref, het vervolg op het eerder genoemde project vanuit Wageningen UR.
Dat komt voor een groot deel voor rekening van Math. Clumpkens. Clumpkens, oud-technisch en later algemeen directeur van Kappa Roermond Papier en destijds vanuit de energietransitie papier- en kartonindustrie betrokken bij het project: ‘Het operating window is vrij nauw. Dat betekent dat de constructie en instellingen, maar ook de pulpcondities aan een aantal strikte eisen moeten voldoen. Door mijn ervaring in de papiersector wist ik na 1,5 jaar testen aan welke knoppen ik moest draaien. Eigenlijk is de constructie en het instellen van de machine niet eens zo complex, maar het samenspel tussen machine en pulp moet juist zijn anders functioneert het principe niet. Je “vangt” en plet dan de vezel niet en het resultaat is dan ook nihil.’
Factor 100
Clumpkens’ bureau Techino ontwikkelde aanvankelijk een machine die enkele kilo’s per uur kon produceren. Inmiddels is deze opgeschaald met een factor 100 tot circa 700 kg per uur. Het apparaat werkt op basis van twee rollen die in tegengestelde richting van elkaar draaien. Dit vergt aanzienlijk minder energie – zeg maar ongeveer een derde – dan shearing. Ook het droogproces, nadat de vezels zijn samengedrukt, vergt minder energie omdat de geplette vezels minder water vasthouden dan de gerafelde vezeltjes uit het shearingproces.
Tot slot is de kwaliteit van vezels beter, aldus Adriaanse. ‘Deze zijn platter, behouden hun lengte meer en raken minder snel beschadigd door het refiningproces, waardoor deze geschikt zijn voor meer hoogwaardige functionaliteiten. Welke dat zijn? Dat is afhankelijk van de beoogde toepassing. Mogelijk is deze wijze van vezelontwikkeling ook toepasbaar in andere vezelverwerkende sectoren zoals de textiel- of composietindustrie.’
Op toernee
Inmiddels is de compressierefiner op ’toernee’ bij een aantal Gelderse papier- en kartonproducenten die elk vanuit hun productgroepen en markt gaan onderzoeken in hoeverre de machine werkt voor hun toepassingen en/of eindproducten.
Adriaanse: ‘Gelderland is bij uitstek geschikt als ‘proeftuin’ voor deze technologie. Acht van de 22 papier- en kartonfabrieken in Nederland staan in deze provincie en deze realiseren maar liefst de helft van de toegevoegde waarde van de Nederlandse sector.’
Daarmee rijst de vraag: is compressierefining een concept dat niet alleen technologisch, maar ook economisch te realiseren is? Clumpkens: ‘Technisch gaat het, daar is geen twijfel meer over, maar of het economisch uit kan, is helaas nog niet helder genoeg en moet verder worden uitgediept. De zeer lage energieprijzen spelen ons niet in de kaart en de korte afschrijvings- en terugverdientijden waar bedrijven mee rekenen al zeker niet, maar toch. Een voorzichtige inschatting met een slag om de arm is dat het voor een aantal toepassingen en een aantal typen cellulose goed haalbaar moet zijn.’
De Hollander
Een maalbak of Hollander is een machine die in 1672 is uitgevonden in de Zaanstreek. Deze werd ingezet om papiervezels voor te behandelen voor de papierproductie.
De Hollander bestaat uit een kuip die gevuld wordt met een mengsel van papiervezels (vezels uit hout of uit kleren) en water. In de kuip bevindt zich een draaitrommel met messen. Op de bodem zijn ook messen, de maalplaat, aangebracht. Daarbij komt de vezel tussen de messen, waardoor deze of worden geknipt of worden ontwikkeld. Dit opruwen is een proces waarbij fibrillen uit de oppervlakte van de vezel worden losgemaakt. Hierdoor wordt het bindingsoppervlak van de vezel vergroot en meer waterstofbruggen gevormd die uiteindelijk zorgen voor een betere binding tussen de vezels.
Aan het project C-ref doen deze volgende partijen mee:
ArjoWiggins, Bumaga, Coldenhove Papier, Huhtamaki, Oost NV, Sappi, Schut Papier, Smurfit Kappa en Technino. Provincie Gelderland maakt deze ontwikkeling financieel mogelijk binnen het programma van Bioeconomy Innovation Cluster Oost Nederland (BIC-ON).
