Het AMIBM zal verrijzen op het Chemelot-terrein, op zich een logische keuze. Immers, er zijn tal van grote en middelgrote bedrijven op het terrein gevestigd. Vanzelfsprekend is DSM een grote speler, maar ook het Duitse LANXESS en het Nederlandse biobased paradepaardje Avantium hebben hun (pilot)productie en R&D op Chemelot. Tevens zijn er laboratoria en pilotplants aanwezig die nodig zijn om nieuwe producten of materialen te ontwikkelen en op te schalen.
‘De industrie hebben we echt nodig’, aldus Martin Paul, voorzitter van de Universiteit Maastricht (UM). ‘Het AMIBM is niet een initiatief dat zich uitsluitend richt op fundamenteel onderzoek. We willen, samen met de chemische bedrijven en producenten van rubbers en plastics, werken aan concrete oplossingen voor hun sector.’ De samenwerking tussen Aken en Maastricht is volgens Paul ook een logische zet. De RWTH in Aken, in Duitsland de grootste technische universiteit, is net zo groot als alle Nederlandse TU’s bij elkaar. Grootte is vanzelfsprekend niet zaligmakend. Het gaat ook om competenties, zoals moleculaire biologie, (moleculaire) proceskunde/technologie and medische technologie. Deze kennisdomeinen worden gematcht met de expertise van Maastricht op het gebied van biologie, computer sciences, biomaterialen en klinische expertise (zie het Academisch Ziekenhuis).
Op het AMIBM zullen enkele tientallen onderzoekers, onder begeleiding van drie professoren (afkomstig van de RWTH en UM), aan het werk gaan. Deze onderzoekers kunnen beschikken over eigen labs en kantoorruimtes. Daarnaast kunnen ze vanzelfsprekend gebruikmaken van faciliteiten op de universiteiten waar zij aan verbonden zijn.
Betere grip
Samen met het bedrijfsleven moet het AMIBM nieuwe polymeren of building blocks voor nieuwe materialen gaan ontwikkelen. Deze activiteiten worden niet alleen gedreven door de overgang van fossiel naar biobased, maar ook door de behoefte aan milieuvriendelijkere alternatieven en, nog interessanter voor de industrie, materialen met nieuwe functionaliteiten. De industrie is weliswaar geïnteresseerd in drop-ins om haar afhankelijkheid van fossiele grondstoffen te reduceren, maar de economische meerwaarde schuilt met name in verbeterde eigenschappen, zoals een betere grip in autobanden of betere barrière-eigenschappen in frisdrankflessen.
Om deze materialen te ontwikkelen heeft AMIBM haar onderzoek gestructureerd in een viertal stromen. Allereerst zal het instituut zich richten op onderzoek van planten, waarbij de kernvraag is: hoe kunnen we deze optimaliseren zodat zij productiever worden (voor een bepaald bestanddeel) en zodat de kwaliteit zo hoog en stabiel mogelijk is. De tweede onderzoeksstroom zoomt in op de chemische bewerking van het biobased ingangsmateriaal tot polymeren of building blocks (zeg de halffabrikaten), waarna in de derde stroom de verwerking tot eindproducten (autobanden, coatings et cetera) wordt onderzocht. Tot slot zullen in het AMIBM biobased bioactieve materialen voor klinisch gebruik worden onderzocht en ontwikkeld.
Zetmelen
Tijdens de kick-off bijeenkomst op Chemelot, die begin februari plaatsvond, lichtten verschillende onderzoekers en bedrijven toe op welke specifieke applicaties/domeinen AMIBM zich zal gaan richten. Zo ging Rainer Fischer van de Universiteit van Munster in op novel starches, nieuwe zetmelen met verbeterde functionaliteiten. Fischer stelde dat de ontwikkeling van deze zetmelen momenteel nog teveel energie vergt doordat de amylose en de amylopectine moeten worden gescheiden. Door gewassen te kweken die uitsluitend of verhoudingsgewijs meer amylopectine maken, zou deze stap aanmerkelijk gunstiger zijn in economische zin. Behalve het volume is ook verder onderzoek nodig om de thermostabiliteit van deze zetmeelcomponenten te verhogen.
Bij paardenbloem, waarvan de latex gebruikt kan worden ter vervanging van hevea (zie ook vorige nummer van Agro & Chemie), ziet Fischer eveneens een optimalisatie van de plant in het verschiet. Hierbij gaat het om het veredelen zodat de opbrengst per plant hoger ligt. Ook zijn er kwaliteitsissues die geadresseerd moeten worden. Zo treedt na de oogst versnelde coagulatie op van de latex-deeltjes, waardoor deze fractie aan functionaliteit en waarde inboet.
Nanotech
Nucleating agents voor biopolymeren is volgens Sanjay Rastogi een veelbelovende markt, alhoewel de data (mondiaal volume van 100.000 ton per annum) die hij gebruikte, door enkele bezoekers in twijfel werden getrokken. Hoe het ook zij, nucleating agents (bijvoorbeeld CaCO3 of Biomax) zorgen ervoor dat het kristallisatieproces in biopolymeren beter verloopt. Dat is vaak niet het geval, bijvoorbeeld bij polyhydroxyalkonoaten. Deze biopolymeren zijn weliswaar gemakkelijk en goedkoop te produceren, maar hebben vaak last van een instabiele kwaliteit doordat het kristallisatieproces niet optimaal verloopt. Zoals gezegd zijn er al verschillende agents op de markt. Er is desondanks voldoende ruimte voor nieuwe agents die op hun beurt de functionaliteit van de biopolymeren waarin ze worden ingezet, kunnen verbeteren.
Nanotechnologie is nog een relatief onontgonnen terrein, maar biedt wel perspectieven om nieuwe materialen te ontwikkelen die bijvoorbeeld qua stijfheid of trekkracht (door een hogere dichtheid) beter presteren dan gangbare materialen. Volgens Andreas Walther (RWTH) zijn er wel de nodige uitdagingen om nanomaterialen uit biobased materialen te winnen. Grofweg zijn er twee types nanocellulose: lange vezels (nanofibrillen) en korte vezels (nanowhiskers). Deze kunnen bijvoorbeeld uit hout en vlas worden ‘gewonnen’. Dat kost echter wel de nodige energie (en dus geld). Een andere horde is dat deze hydrophile verbindingen ook met hydrophobe materialen samen moeten kunnen gaan. Een derde uitdaging ligt in de opschaling naar real life materialen.
Opschalen
Building blocks met een hoge meerwaarde vormen volgens Martin Möller (RWTH) een interessant speelveld. De building blocks, die uit biomassa (bijvoorbeeld lignine) kunnen worden gewonnen of die via bioproductie (op basis sorbitol, terpenen) kunnen worden geproduceerd, hebben verbeterde eigenschappen ten opzichte van hun ‘fossiele’ pendanten. Zo kent het biogebaseerde polyglycidol een bredere toepassing in copolymeren dan het ’fossiele’ polyethyleenoxide.
Volgens Möller zal het ongeveer vijf jaar duren voordat de eerste producten op de markt komen die op basis van deze building blocks zijn geproduceerd. Dat kunnen onder meer wasmiddelen, cosmetica, coatings en bindmiddelen (o.a. voor de
De processing van biopolymeren op industrieschaal is vanzelfsprekend een cruciale stap. Vandaar dat het AMIBM onderzoek gaat verrichten hoe deze stap het beste ingevuld kan worden voor de eerdergenoemde ingangsmaterialen (o.a. zetmelen, rubber). Hierbij gaat het onder meer om het ontwikkelen, danwel aanpassen van machines, het onderzoeken van opschalen aan de hand van simulatiemodellen en het inzoomen op specifieke technieken, zoals injection moulding, sheet extrusion en
Tot slot zal binnen het AMIBM aandacht worden besteed aan biomedische materialen. In economisch opzicht is dit een zeer interessante markt, met een jaaromzet (mondiaal) van 21 miljard euro. Bovendien wordt de markt gekenmerkt door een verhoudingsgewijs hoog aantal mkb-bedrijven die gemiddeld 10 procent van hun omzet aan R&D besteden. Gezien de biomedische expertise in Maastricht en de biomedische bedrijvigheid in Zuid- Limburg en Duitsland is dit toepassingsgebied veelbelovend om verder uit te diepen.
