Deep eutectic solvents (DES), organische oplosmiddelen die op een milde manier cellulose en lignine uit de pulpfractie moeten halen. In de vorige editie van Agro & Chemie werden ze in het artikel ‘Game changer voor de papierindustrie?’ beschreven als het duurzame alternatief voor extractieprocessen waar nu nog hoge temperaturen, hoge druk en veel chemicaliën voor nodig zijn.
Hoewel het onderzoekswerk aan deze pre-treatment technologie zich nog op laboratoriumschaal afspeelt, wordt er al veel potentieel aan DES-mengsels toegedicht. Niet alleen voor de papierindustrie, maar ook voor andere markten voor cellulosegebaseerde producten, zoals textiel en materialen. Ook aan de voorkant, bij de aanbieders van biomassa, is er belangstelling. Want met deze milde extractiemiddelen zou je ook eiwitten kunnen halen uit bijvoorbeeld grassen.
Selectiviteit
Waar met de deep eutectic solvents een nieuwe methode wordt onderzocht die nog jaren verwijderd is van eventuele toepassing, vindt er ook veel praktisch onderzoek plaats naar de optimalisering van bestaande technieken. Belangrijke driver hierin is het tegelijkertijd winnen van meerdere grondstoffen uit een biomassastroom. Dus niet alleen cellulose, maar ook hemi-cellulose en lignine. Componenten die je door het optimaliseren van mild zure en/of mild basische procesomstandigheden, temperaturen en verblijfstijden in een goede, constante kwaliteit kunt halen uit afzonderlijke fracties. Selectiviteit speelt hierbij een grote rol: hoe selectiever je kunt extraheren, hoe zuiverder je de producten kunt krijgen, wat weer gunstiger is voor een vervolgstap.
Milde extractie is één van de chemische methoden die wordt ingezet voor pre-treatment van biomassa. Daarnaast zijn er nog vele andere technieken die veranderingen teweeg kunnen brengen in de chemische en/of fysische eigenschapen van (componenten in) de biomassa. Denk daarbij aan mechanische bewerkingen, drukverhoging of -verlaging, temperatuurverhoging of -verlaging, gebruik van enzymen of micro-organismen (bacteriën, schimmels), fysische bewerkingen (microgolven, ultrasoon geluid).
Bedrijven vinden elkaar niet
Voor het realiseren van rendabele business-cases voor biobased toepassingen is het essentieel om de (combinatie van) pre-treatment techniek(en) te kiezen die het beste past bij de biomassastroom en het beoogde product. En om die techniek(en) waar nodig zo efficiënt mogelijk te optimaliseren c.q. te (door)ontwikkelen. Aanbieders van biomassa, ontwikkelaars van pretreatment technologie en afnemers voor applicaties hebben vaak moeite om elkaar daarin te vinden.
Patrick Lemmens, Programmamanager Biobased Economy bij het Innovatiecentrum Greenport Venlo, ziet dat ook. ‘Neem een willekeurige paprikateler die iets met zijn reststromen wil gaan doen. Die heeft geen idee bij welke technologiepartner, met welke pretreatment techniek, de kans op succes het grootst is. Andersom zie ik veel technologiebedrijven die een pretreatment techniek hebben uitontwikkeld voor één bepaalde toepassing. Die hebben veel moeite om nieuwe aanbieders van biomassa en nieuwe afnemers te vinden.’
Half-open innovatie
Om de keten van plant (de ruwe biomassa) tot klant (de applicaties) te sluiten, de biobusiness efficiënter te maken, zal volgend jaar in Venlo het BioTreatCenter (BTC) worden opgestart. Het BTC, dat is ingebed in het “biobased ecosysteem” Source B, wordt opgezet als een half-open innovatiefaciliteit voor ondernemers die actief zijn in het opwaarderen van ruwe biomassa naar halffabrikaten en/of eindproducten. Naast ondernemers worden diverse kennisinstellingen bij het initiatief betrokken (onder meer Maastricht Universiteit, Wageningen UR/ACRRES en HAS Hogeschool Venlo).
Vanwege de brede mogelijkheden met biomassa en de kansen voor een scala aan applicaties leent dit thema zich bijzonder goed voor samenwerking met en tussen diverse kennisinstellingen met specifieke focus- en ontwikkelpunten. ‘Het is de bedoeling dat innovatieve ondernemers hun eigen business-case en/of technologie doorontwikkelen en vernieuwen, al dan niet samen met medegebruikers van de faciliteit’, licht Patrick Lemmens toe. ‘Het BTC is nadrukkelijk geen pilot plant. Een pilot plant zie ik meer als een locatie waar men één of meer technieken onder het voetlicht brengt in de hoop dat andere partijen die gaan gebruiken. Dat soort faciliteiten hebben het best wel lastig, ze trekken te weinig klanten. En dat is niet vreemd, want de drivers bevinden zich veel meer in de technologiehoek, en niet zozeer bij de aanbieders van biomassa.’
Twee vliegen
Door technologie- en productontwikkelaars met hun R&D bij elkaar te zetten, sla je twee vliegen in één klap, aldus Lemmens. ‘De teler met zijn biomassastroom heeft feitelijk een one-stop-shop ter beschikking. Hij kan heel efficiënt achterhalen met welke technologie in welke markt hij het beste kan acteren met zijn product en hoe hij de meeste waarde kan halen uit zijn reststroom. Aan de andere kant kunnen de technologie-ontwikkelaars profiteren van elkaars nabijheid. Half-open innovatie staat voor samen ontwikkelen met een muurtje ertussen. Je kunt deels achter dat muurtje blijven om je eigen ding te doen, maar door expertise uit te wisselen en R&D te combineren kun je veel sneller en efficiënter stappen zetten in de goede richting. Door op een slimme manier samen te werken met diverse kennisinstellingen kan de juiste know-how op het juiste moment op de juiste plek ingebracht en overgedragen worden.’
Rendabel drogen
Voorbeelden van pretreatment technologieën die in het BTC kunnen worden doorontwikkeld, zijn kleinschalige raffinage, direct processing, extractie- en droogtechnieken. De kennis en expertise hierover, die nu versnipperd aanwezig is bij individuele bedrijven, kan een extra vlucht nemen als deze in gezamenlijkheid verder worden ontwikkeld.
Ook initiatieven vanuit de primaire sector kunnen bij het BTC worden opgepakt. ‘De champignonsector, die sterk vertegenwoordigd is in de provincie Limburg, wil de meststof champost (zie artikel over champost in deze editie, red.) niet langer af laten voeren, maar verwaarden tot een bodemverbeteraar, bijvoorbeeld in de vorm van kantenklare pellets. Hiervoor moet de champost worden gedroogd, wat met het huidige aanbod aan droogtechnieken geen rendabele business case oplevert. Door daar samen aan te werken, kun je wellicht sneller tot een rendabele oplossing komen’, aldus Patrick Lemmens.
Hele keten sluiten
Een ander voorbeeld is het door NewFoss ontwikkelde proces van bioraffinage van blad- en grasachtige biomassa tot lignocellulose. In eerste instantie is die technologie ontwikkeld om superschone vezels te maken, die als grondstof kunnen worden gebruikt voor de papier- en kartonindustrie. De potentie van deze aanpak is groot. Zo is NewFoss al bezig om de technologie door te ontwikkelen richting raffinage van andere biostromen. Ook kan er nog van alles worden gedaan met de eiwitrijke sapstromen die bij de productie van de vezels ontstaan.
Een relatief laagwaardige toepassing is vergisten. Door extractie van bepaalde eiwitten kunnen sapstromen verder worden verwaard. De technieken die hiervoor moet worden ingezet, behoren echter niet tot de kernexpertise van NewFoss. Het bedrijf zou er voor kunnen kiezen om daar zelf veel geld en tijd in te steken. Een andere optie is om samen met partijen in het BTC, die al expertise hebben op het gebied van extractie van inhoudsstoffen uit vloeistoffen, de business case voor de eiwitten verder op te pakken. ‘In het lab kun je dan onderzoeken welke hoogwaardige eiwitten er in die sapstroom zitten. Als je dan ook de technologie hebt om die eiwitten eruit te halen en (via Source B) de link naar de markt voor eiwitten, dan heb je de keten helemaal gesloten.’
Vliegende start
De eerste fase van het BTC-project (dat onder andere tot stand is gekomen met financiële ondersteuning van de Provincie Limburg) waarin het concept is ontwikkeld en de haalbaarheid is getoetst, is inmiddels afgesloten. Ondernemers, waaronder NewFoss, die initieel zijn benaderd, hebben hun committent uitgesproken voor de vervolgfase, waarin de faciliteiten vorm gaan krijgen op het Venlo Green Park. ‘Opmerkelijk is dat de ondernemers liefst verder willen gaan dan het neerzetten van een standaard incubatorgebouw. Idee is om een soort van ‘living lab’ te realiseren waarbij het gebouw deels uit duurzame biobased materialen is opgetrokken. Hiermee heb je een gebouw dat ook zelf onderwerp van onderzoek kan zijn (duurzaam, gezond, CO2-neutraal, biobased) en heb je een visitekaartje dat prachtig aansluit bij het werk dat in het gebouw plaatsvindt’, vertelt Patrick Lemmens.
‘De enige maar is dat realisatie van zo’n gebouw aardig wat tijd kost. Tijd die we gezien de vele belangstelling niet lijken te hebben. In 2016 moeten we gewoon van start gaan. Zowel met het programma van activiteiten en initiatieven als met de ontwikkeling van de fysieke omgeving. Dat zou ook in een tijdelijke faciliteit kunnen. Of wellicht in de Villa Flora, een ander gebouw op Venlo Greenpark. Daar worden namelijk al de Brightlabs-laboratoriumfaciliteiten gerealiseerd. Dit recent opgestarte regionaal high-end analyselaboratorium is natuurlijk een perfecte partner voor het BTC.’
BioTreatCenter en Source B
Source B is de naam van het consortium van Brightlands Chemelot Campus, Brightlands Campus Greenport Venlo, de Universiteit Maastricht en Provincie Limburg dat tot doel heeft om van Limburg een van dé biobased regio’s in Europa te maken.
Source B richt zich hierbij op een integrale ketenbenadering. Veel initiatieven binnen de biobased economy zijn ‘halve ketens’ waarbij gewerkt wordt van halffabrikaat/platform naar applicatie, danwel van ruwe grondstof naar ‘mogelijk eindproduct’.
Mede hierdoor is het vaak lastig om rendabele integrale ketenprojecten/business cases op te zetten en een zichtbare biobased keten te realiseren. Source BÂ wil die slagingskans vergroten door de deelschakels tot een gesloten keten te verbinden, van klant (de diverse applicatievelden) tot plant (de ruwe biomassa). Open innovatie-faciliteiten in combinatie met een uniek eco-systeem aan bedrijvigheid op de kruispunten van de sectoren vormen daarbij de basis van het sluiten van de keten. Voorbeelden van die faciliteiten zijn er op het gebied van Food, Health & Pharma (FoodTechPark Helmond, Brightlabs), Feed (Feed Design Lab) en Chemie & Materialen (Chemelot InScite, AMIBM).
Het BTC (BioTreatCenter)Â moet de aanhaak tussen biomassa en applicatie-faciliteiten verder versterken. Juist aan de voorkant van de keten, tussen de ruwe biomassa en het halffabrikaat, blijkt er veel vraag te zijn naar kennis en innovatie. Het BTCÂ bevindt zich daarmee op het kruispunt van de agro-food sector en bio-processing. Door te focussen op ruwe biomassa als inputmateriaal wordt de primaire sector onderdeel van de waardeketen. Het delen van kennis en ketens in de half-open innovatiefaciliteit moet zo aanvullende kansen bieden voor succesvolle business-cases.
