Aromaten of aromatische koolwaterstoffen staan bekend onder de afkorting BTX of BTEX: benzeen en de derivaten tolueen, ethylbenzeen en xyleen. Samen met lichte olefinen, zoals etheen, zijn de BTX-en de basis- of platformchemicaliën voor de productie van een gamma aan chemische producten, zoals de hoogwaardige kunststoffen epoxyharsen, PET en polycarbonaat. ‘Omdat het fundamentele chemicals zijn, is het een enorme markt met een jaarvolume van 80.000.000 ton. Bovendien is het ook een markt die nog steeds groeit’, aldus Willem Sederel, voorzitter van Biobased Delta. Deze groei wordt onder meer gedreven door hevige prijsfluctuaties in natuurlijke grondstoffen (wol, katoen), waardoor synthetische opties (bijvoorbeeld nylon) meer in beeld komen.
Prijsstijgingen fossiele BTX
Momenteel wordt BTX geproduceerd op basis van aardolie in naftakrakers. Er zijn momenteel geen alternatieve feedstocks op industriele schaal. Dat betekent dat de prijsontwikkeling sterk afhankelijk is van aardolieprijzen en de capaciteit van naftakrakers. Deze draaien op ondercapaciteit, waardoor de prijzen voor fossiele BTX naar verwachting zullen stijgen. Daarnaast neemt het belang van aardgas en in VS schaliegas als feedstock toe. Echter, op basis van aard- en schaliegas kan alleen C1 en C2-chemie plaatsvinden. Echter, de C6-C8 verbindingen die BTX kenmerken, kunnen niet worden geproduceerd. Sederel: ‘Gezien het toenemende belang van schaliegas in de VS, zowel als feedstock als energiebron, biedt dit mogelijkheden voor bio-aromaten. Immers, uit verschillende soorten biomassa kun je BTX produceren.’
Palmolie
Nu zijn er al verschillende spelers die bio-aromaten produceren, zij het nog op labschaal. Sederel verwacht dat binnen drie (glas half vol) tot 10 jaar (half leeg) de eerste bio-aromaten op de markt komen die qua schaal en prijs kunnen concurreren met fossiele BTX. Het grote voordeel van bio-aromaten is dat de feedstock variabel is, wat betekent dat de (prijs)afhankelijkheid van aardolie afneemt.
Er zijn volgens Sederel verschillende opties die nu al door bedrijven en ook in het Shared Research Center (SRC) worden onderzocht. ‘Vetafval of (bijproducten) van olien, zoals palmolie, kunnen als feedstock dienen. Het voordeel is dat deze feedstocks vrij weinig zuurstof bevatten, waardoor deze in conventionele naftakrakers kunnen worden geproduceerd. Neste Oil produceert als ‘groene nafta’ die weliswaar alleen als energiebron, renewable diesel, wordt verwaard.’
Lignine
Een nadeel is wel dat bovengenoemde feedstock afkomstig is uit de food supply chain, waardoor mogelijke foodversusfuel, of foodversuschemicaldiscussies op kunnen laaien. Er zijn ook andere tweedegeneratiefeedstocks, zoals afvalhout, bermgras en stro, waarbij lignocellulose of lignine uiteindelijk via een biochemische route worden omgezet in BTX. Lignine is daarbij een interessante feedstock omdat deze een bijproduct is van de papierindustrie. Circa 25 tot 33 procent van gedroogd hout bestaat uit lignine, kortom een volumineuze feedstock.
‘De kosten van biomassa als feedstock vormen een uitdaging’, stelt Sederel. ‘Immers, bio-aromaten moeten qua prijs kunnen concurreren met fossiele BTX, een industrieel proces dat in de laatste decennia geoptimaliseerd is. Om het belang van de feedstockprijs aan te geven: deze bepaalt 60 procent van de BTX-prijs, 35 procent is energie en 5 procent arbeid.’
Meeliften op energie
Het spreekt voor zich dat voldoende aanbod en, daarmee samenhangend het prijsniveau, van biomassa een bepalende factor is welke feedstock zich het beste leent voor bio-aromaten. Stro is verhoudingsgewijs duur, circa 200 euro per ton, omdat het ook in andere toepassingen, bijvoorbeeld in stallen, wordt gebruikt. Hout(snippers) lijken vooralsnog de meeste interessante feedstock, aldus Sederel. Grote volumes, in de vorm van houtpellets, worden momenteel vanuit Canada richting Nederland verscheept, waar ze worden ingezet voor energiedoeleinden. Het spreekt voor zich dat BTX een hogere verwaarding is die als het ware kan meeliften op de ‘energiestroom’.
Momenteel produceert de Groningse start-up BIOBTX al bio-aromaten op kiloschaal, waarbij het op basis van houtsnippers via katalytische pyrolyse ‘bioBTX’ pyrolyseert. Deze is identiek aan fossiele BTX, aldus het bedrijfje. Directeur Niels Schenk in het blad Petrochem: ‘Drop-in chemicaliën zijn interessant voor de petrochemische industrie, want ze kunnen direct worden toegepast in de bestaande installaties, er hoeven geen nieuwe fabrieken of speciale installaties te worden gebouwd. Het enige wat een afnemer interesseert, is de milieuprestatie (o.a. lagere CO2-uitstoot) en de prijs van het biobased product.’
Energieverbruik verlagen
Dat de chemie geinteresseerd is in bio-aromaten blijkt uit de participatie van enkele chemiebedrijven in het SRC. Bij de kick-off waren al ruim twintig spelers uit de chemie en de biotechnologie aanwezig. Sederel: ‘Dit jaar moeten de programmalijnen worden bepaald. De nadruk op toegepast die op korte termijn, eind dit jaar, tot concrete resultaten moeten leiden. We houden daarbij wel in het achterhoofd dat de kosten van feedstock en productie concurrerend moeten zijn. Zo moet het energiegebruik bij de productie van bio-aromaten kritisch onder de loep worden genomen. Wellicht dat ondernemingen in een bedrijvenpark restwarmte en CO2 van elkaar kunnen overnemen, waardoor de energiekosten gereduceerd kunnen worden. Ook zal worden onderzocht of het energieverbruik per liter product verlaagd kan worden.’
