Aromaten zijn voor de chemie zeer belangrijk. Deze nemen maar liefst 40 procent van het volume in dat deze sector verwerkt tot halffabrikaten voor de maakindustrie. Bio-aromaten zijn een CO2-vriendelijker alternatief voor aromaten die op basis van olie zijn geproduceerd.
Jan Kees van der Waal, manager new biomass conversion binnen Avantium, richt zich op de route van biomassa naar chemie. ‘Avantium is een bedrijf dat gespecialiseerd is in heterogene katalyse’ en zijn high-throughput platform gebruikt heeft om een gepatenteerd proces – in twee stappen – te ontwikkelen. Hiermee kunnen we C5 en C6-suikers omzetten in furanen (o.a. Furfural en HMF). Deze worden uiteindelijk, in combinatie met een olefine (bijvoorbeeld maleic anhydride, red.) via de Diels-Alder-reactie, tot bio-aromaten verwerkt.’
Tweede generatie op termijn
De suikers die de basis vormen voor het BIO-HArT-programma, zijn afkomstig uit lignocellulosehoudende biomassa als hout, stro of reststromen uit de agrofoodsector. Van der Waal ziet deze feedstocks als een toekomstige bron voor de chemie, met de nadruk op toekomst. ‘Er wordt binnen een aantal consortia gewerkt aan de route lignocellulose-suikers-chemie. Het zal echter nog wel tussen de vijf tot tien jaar duren voordat deze routes zijn opgeschaald. Vooralsnog zullen we gebruik moeten maken van suiker/glucose op basis van biet- of rietsuiker of andere crops. Het gebruik hiervan hoeft zeker niet te concurreren met voedingsmiddelen. Nederland is een suikerexporteur. Er is, zeker met de veranderde EU-wetgeving, meer ruimte voor de sector om haar productie uit te breiden, zonder dat de humane consumptie in het gedrang komt.’
Uitdagingen in voortraject
Voorlopig dus nog suikers uit eerste generatie biomassa, maar op termijn in toenemende mate suikers uit niet-eetbare feedstocks. Het voordeel van lignocellulose is dat het in enorme volumes beschikbaar is. De prijs is niet zozeer het issue, meer de processen die nodig zijn om de individuele componenten op industriële schaal te scheiden en verder te verwaarden.
‘De uitdagingen zitten vooral in het voortraject’, aldus Van der Waal. ‘Omdat we concurreren met bestaande chemicaliën, moeten we efficiënte conversies realiseren met de suikers en de chemicaliën die we hieruit willen produceren. Hier liggen ook kansen. Bijvoorbeeld lignine is een component dat sommige processen bemoeilijkt, zeker in fermentatieprocessen. Omdat we werken met een chemische katalyse hebben we daar minder last van. Dat betekent weer dat we relatief hoge conversiepercentages kunnen halen. Elke procent boven de 90 procent – zeg de ondergrens – telt dubbel. Immers, het betekent ook dat het volume aan bijproducten relatief daalt met vele procenten.
Directe route vanuit lignine
Deze optimalisatieslagen denken de deelnemers aan het BIO-HArT-programma te gaan maken. De bio-aromaten zullen moeten concurreren met fossiele pendanten. Dat betekent dat zij niet duurder mogen zijn, ook al hebben ze een CO2-footprint die lager is. ‘Zoals gezegd, anno 2016 is het een moeilijk verhaal. We zijn echter nog lang niet op industriële schaal. Sterker, we zullen eerst moeten opschalen naar een pilotschaal. Daarnaast vormt de ligninestroom nog een extra uitdaging. Qua volume neemt lignine ongeveer 30 procent van houtige biomassa in. Nu kan lignine richting energie, maar we bekijken binnen BIO-HArT ook een directe route van lignine naar bio-aromaten. Deze route is nog wel in een embryonaal stadium.’
Rol leveranciers
Eind 2018 zal duidelijk moeten worden welke business cases de meeste kans van slagen hebben en leiden tot een pilot plant. Hieruit zullen op jaarbasis 10.000den kilo’s worden geproduceerd. Voldoende materiaal voor de producenten van halffabrikaten en eindproducten om te testen hoe de bio-aromaten presteren. Daarbij gaat het onder meer om smeermiddelen, coatings en polymeren. Ook kleefmiddelen en (platform)chemicaliën behoren tot de mogelijkheden.
‘De rol van deze leveranciers is zeer belangrijk. Zij moeten er uiteindelijk mee gaan werken. Nu hebben we in BIO-HArT marktpartijen aan boord; dat is ook het geval bij FIAD, een programma dat zich richt op furanen en derivaten van furanen voor industriële toepassingen. Vanzelfsprekend zijn andere bedrijven van harte welkom. Het consortium richt zich niet op een specifiek molecuul, maar mikt idealiter op een palet van een 20- tot 30-producten die op basis van ‘onze’ bio-aromatenroute geproduceerd kunnen worden.’
BIO-HArT staat voor ‘Biorizon Innovatie en Opschaling van Hernieuwbare Aromaten Technologie’. Het consortium achter het project bestaat uit binnen- en buitenlandse bedrijven en onderzoeksinstellingen, zoals TNO, VITO, Avantium, Chemelot InSciTe, Universiteit Antwerpen, KU Leuven, Bio Base Europe Pilot Plant, Technische Universiteit Eindhoven, Universiteit Maastricht en DSM ChemTech Center. Het budget van BIO-HArT bedraagt circa 6 miljoen euro voor de komende 3 jaar, exclusief de bijdrage vanuit het industrieconsortium. Het zwaartepunt van dit budget ligt op de route suiker-bio-aromaten, gevolgd door onder meer een directe route vanuit lignine naar bio-aromaten. Daarnaast is er binnen BIO-HArT ook aandacht voor bioraffinage (lignine en C5/C6-suikers).
Het project BIO-HArT wordt gevoerd onder de vlag van Biorizon en wordt mede mogelijk wordt gemaakt door een bijdrage van het Europees programma Interreg V Vlaanderen-Nederland dat via grensoverschrijdende projecten innovatie, duurzame energie, een gezond milieu en de arbeidsmarkt stimuleert.
