Nog veel onderbenutte biomassa

/, Grondstoffen, Landbouw, Technologie/Nog veel onderbenutte biomassa

Snel lezen

  • Europese Unie en bedrijven investeren vier miljard in bio-based;
  • In 2030 moet 30 procent van de fossiele grondstoffen zijn vervangen;
  • Voedselproductie mag niet in gevaar komen. 

Gepubliceerd in De Ingenieur, september 2014

Marcel Wubbolts

‘Met zijn sterke chemie- en agrosector, goede kennisinfrastructuur en logistieke voordelen heeft Nederland een goede uitgangspositie voor de biobased economie. Maar de anderen zitten ook niet stil’, waarschuwt dr. Marcel Wubbolts, Chief Technology Officer van DSM. Begin juli stond hij aan de wieg van het Biobased Industries PPP (BBI), een Europees publiekprivaat partnerschap dat de komende jaren bijna vier miljard gaat verspijkeren om de biobased economie te versterken. Wubbolts: ‘Samen werken is de enige manier om te voorkomen dat Europa voor biobased een ‘lost continent’ wordt.’

Volgens Wubbolts beschikt Europa over grote hoeveelheden onderbenutte biomassa: ‘Oogstresten uit de landbouw, maar ook organisch afval uit huishoudens en reststromen uit de papier- en voedingsmiddelenindustrie. Die reststromen zijn potentiële grondstoffen voor chemicaliën, materialen en brandstoffen, maar daarvoor heb je niet alleen nieuwe technologie nodig, maar moet je ook nieuwe waardeketens ontwikkelen. Sectoren die vanouds weinig met elkaar te maken hebben, zoals chemie, farmacie, landbouw en energie moeten elkaar kunnen vinden. Daarom hebben we twee jaar geleden het Biobased Industry Consortium (BIC) opgericht, een EU-breed samenwerkingsverband van zeventig bedrijven en brancheverenigingen en negentig kennisinstellingen.’

 

Verloren continent

Begin juli heeft het BIC consortium, waar Wubbolts voorzitter van is, een overeenkomst getekend met de Europese Unie voor het Biobased Industries PPP (BBI), een publiekprivaat partnerschap in het kader van het Europese onderzoek- en innovatieprogramma Horizon 2020. De bedoeling is om de komende zes jaar 3,7 miljard te investeren in het ontwikkelen van biobased bedrijvigheid op basis van biologische grondstoffen die in Europa worden geproduceerd. Een derde van het budget is publiek geld, tweederde wordt opgebracht door private partijen. Daarnaast hoopt men ook andere private en publieke fondsen aan te trekken.

‘Het initiatief komt geen moment te laat’, meent Wubbolts. ‘De Verenigde Staten hebben vele miljarden uitgetrokken, omdat ze de biobased economie zien als een belangrijke motor voor innovatie en economische groei. Brazilië, dat al dertig of veertig jaar bio-ethanol produceert uit suikerriet, heeft de ambitie om de nummer 1 in de wereld te worden. En in Azië investeert China vele miljarden in biotechnologie. Europa dreigde het verloren continent te worden. Niet omdat er geen initiatieven zijn, want die zijn er genoeg, maar omdat ze te versnipperd waren.’

De ambitie van het Biobased Industries PPP is om in 2030 tenminste dertig procent van de op aardolie gebaseerde chemicaliën en materialen vervangen te hebben door biogebaseerde en dat is Wubbolts tamelijk ambitieus. ‘De VNCI, de vereniging van de Nederlandse chemische industrie, heeft ooit 15 procent als doelstelling geformuleerd, maar daar moeten we mijns inziens boven zien te komen. Aan de andere kant, de petrochemie heeft er ruwweg honderd jaar over gedaan om zo efficiënt te worden als ze nu is, maar met de raffinage van biomassa staan we nog aan het begin van de leercurve. Dat haal je niet in vijftien jaar in. Ik denk dan ook dat bulkchemicaliën zoals ethyleen en propyleen voorlopig nog wel gemaakt zullen worden uit aardolie en aardgas.’

 

Toegevoegde waarde

Wubbolts ziet in de aanloopfase meer perspectief in producten die in kleinere volumes worden gemaakt en een hogere toegevoegde waarde hebben. Als voorbeeld noemt hij barnsteenzuur, dat DSM in joint venture met Roquette Freres uit Frankrijk op industriële schaal in Italië produceert. Roquette Freres levert de grondstof, zetmeel uit maïs, en DSM de technologie. Via ‘metabolic pathway engineering’, werd de stofwisseling van een gistcel zodanig aangepast dat deze op basis van zetmeel barnsteenzuur kan ophopen en uitscheiden.

Wubbolts: ‘Barnsteenzuur is een bouwsteen voor verschillende toepassingen, variërend van ingrediënt in cosmetica en voedingsmiddelen tot plastic. Je kunt er bijvoorbeeld PBS van maken, polybutyleensuccinaat, een kunststof die niet alleen biobased is maar ook biodegradable. Zulke eigenschappen zijn interessant voor bijvoorbeeld verpakkingen of voor landbouwplastic. Omdat het afbreekt tot CO2 en water kun je het gewoon in de bodem laten zitten.’

Andere biobased producten van DSM zijn EcoPaXX®, een polyamide (nylon) op basis van wonderolie (ricinus); Arnitel® Eco, een copolyester (rubber) op basis van raapzaadolie en Palapreg® Eco, een polyester hars op basis van suiker. Anders dan barnsteenzuur zijn deze producten nog niet 100 procent biobased; ze bevatten ook nog componenten op basis van aardolie of aardgas. EcoPaXX® is bestand tegen hoge temperaturen en wordt onder meer gebruikt voor de afdekplaat van motor van Mercedes Benz. Bijkomend voordeel is dat zo’n plaat lichter is dan bijvoorbeeld staal. Wubbolts: ‘Dubbele winst: je bespaart brandstof, maar je bespaart ook de energie die nodig is om staal te maken of te recyclen.’

Arnitel® Eco kan onder meer worden gebruikt voor 3D-printing, terwijl Palapreg®Eco in combinatie met glas- of koolstofvezel kan worden gebruikt voor de wieken van windturbines en andere hoogwaardige toepassingen. Wubbolts: ‘Het is bijvoorbeeld gebruikt voor de Velox-2, een Human Powered Vehicle waarmee een team van de TU Delft in 2012 de World Human Powered Speed Challenge heeft gewonnen.’

 

Concurrentie met voedsel

De bovengenoemde biobased chemicaliën en materialen zijn, afgezien van EcoPaXX® uit wonderolie, gemaakt van zetmeel, spijsolie of suiker, en concurreren dus met voedsel. Volgens Wubbolts is dat tijdelijk. ‘We gebruiken nu nog zetmeel en suiker, maar op den duur zullen we in vele gevallen omschakelen naar tweede generatie biomassa. Daar zijn we ook druk mee bezig. Een paar weken geleden hebben we, samen met het Amerikaanse bedrijf POET, een fabriek geopend in de Verenigde Staten waar we op industriële schaal plantenresten omzetten in suikers en vervolgens in bio-ethanol (cellulosic ethanol). Vooralsnog wordt die gebruikt als brandstof, maar in principe kun je daar ook biobased chemicaliën van maken.’

De vraag is of je dan niet indirect concurreert met voedsel. Normaliter immers worden oogstresten achtergelaten op het land om de bodemvruchtbaarheid op peil te houden of ze worden aangewend als veevoer. Wubbolts. ‘We laten het overgrote deel van de oogstresten achter op het land, maar dan nog is er meer dan voldoende over voor onze fabriek. Het gebruik als veevoer is in de Amerikaanse Mid-West niet aan de orde. In situaties waar dat wel het geval is, zoals bijvoorbeeld bij bietenblad, kun je oogstresten ook raffineren. De cellulose kun je dan gebruiken als grondstof voor chemicaliën en de overblijvende eiwitten en vetten als krachtvoer voor koeien. Dat bedoel ik als ik zeg dat we biomassa net zo slim en efficiënt moeten gebruiken als de petrochemie aardolie gebruikt. Het uitgangspunt daarbij is cascadering: Je begint met hoogwaardige producten zoals zetmeel voor voeding of plantaardige stoffen die je als medicijn kunt gebruiken, en je eindigt met een restproduct dat je kunt vergisten of verbranden. Op die manier voorkom je dat de productie van grondstoffen voor chemicaliën en materialen de productie van voedsel verdringt.’

 

Schaliegas

De overgang naar een biobased economie wordt ingegeven door de noodzaak om het gebruik van schaarse fossiele grondstoffen te beperken en de uitstoot van CO2 terug te dringen. De opkomst van schaliegas lijkt echter een ‘game changer’ die ertoe kan leiden dat de schaarste aan olie en gas wordt uitgesteld en de prijs van fossiele grondstoffen de komende jaren daalt in plaats van stijgt. ‘Van die ontwikkeling word ik niet enthousiast’, zegt Wubbolts, ‘want ook al is het beter dan steenkool, je bent wel bezig met het uitstoten van steeds meer CO2. Daarom is het ook zo belangrijk dat we de handen ineen slaan en proberen om de beste technologie te ontwikkelen, zodat biomassa kan concurreren met aardolie en aardgas als grondstof voor chemicaliën, materialen en brandstof zonder de productie van voedsel in gevaar te brengen. Een dubbele uitdaging.’

 

Personalia:

Dr. Marcel Wubbolts (51) studeerde biochemie in Groningen en promoveerde daar ook op een onderwerp uit de moleculaire biologie. Vanaf 1992 werkte hij vijf jaar aan de ETH in Zurich, eerst als postdoc, later als onderzoeksleider. Vanaf 1997 werkte hij in verschillende functies voor DSM, waar hij sinds 2012 Chief Technology Officer is.

 

 

 

By |2016-01-08T16:29:35+00:00september 8, 2014|