Er zijn nog vele obstakels op de weg naar een echt commerciële industrie van groene chemicaliën. Dat is op te maken uit een rapport van Lux Research, een bedrijf met Boston als hoofdkantoor, geheten ‘Pruning the Cost of Bio-Based Materials and Chemicals’ (zie ook het interview met auteur Mark Bünger op deze site). Zelfs als conventionele groene grondstoffen als maïs en suikerriet goedkoop en ruim voorradig zijn, kunnen kapitaal- en operationele kosten nog altijd te groot zijn voor commerciële exploitatie.
‘Als de hele industrie van groene chemicaliën wil opschalen, moet deze een beroep kunnen doen op grotere hoeveelheden goedkope, lokale biomassa, een grotere variatie aan grondstoffen zoals afval en cellulosehoudend materiaal kunnen omzetten in tussenproducten, en deze weer beter in hoogwaardige chemicaliën.’
Lux Research is een onafhankelijk onderzoeks- en adviesbureau, dat zich toelegt op strategisch advies over nieuwe technologieën, waaronder duurzame energie- en bouwtechnologieën. Het ‘Pruning the Cost’ project werd geleid door Mark Bünger, hoofd van de onderzoeksafdelingen Bio-based Materials and Chemicals, en Alternative Fuels.
Volgens het rapport zijn er fundamentele problemen bij het doen van algemene uitspraken over commerciële kansen, gezien de (vaak lokale) factoren die deze beïnvloeden. ‘Er zijn wel enkele simpele waarheden, maar afgezien daarvan is er specifieke lokale informatie nodig om uitspraken te doen over de commerciële en ecologische levensvatbaarheid van biochemicaliën en biobrandstoffen. De weg naar economische levensvatbaarheid vereist verbetering van tientallen stappen in teelt, omzetting, en opwerken naar hoogwaardige producten’, aldus het rapport. Het Lux team probeerde meer inzicht te krijgen door drie technologische routes nader te onderzoeken: vergassing gevolgd door fermentatie van syngas; enzymatische hydrolyse van cellulosehoudende biomassa; en algenkweek.
Drie hoofdroutes
Volgens het Lux rapport liggen er grote kansen in de syngasroute. ‘Tot de vele producten die op labschaal of groter gemaakt kunnen worden uit syngas – via katalyse, of steeds meer uit fermentatie – behoren ethanol, butanol, azijnzuur, boterzuur, 2,3-butaandiol, en methaan.’
De enzymatische hydrolyse van cellulosehoudende biomassa is nog in ontwikkeling. Hier liggen grote mogelijkheden, bij productie van ethanol en ook van vele andere chemische tussenproducten. ‘Het probleem is niet alleen de bewerking van cellulose, maar ook de overvloed aan ethanol op de markt. Naarmate meer micro-organismen bijna elke stof uit de petrochemie kunnen maken, proceskosten in de hand worden gehouden en steeds meer producten op de markt komen, staan de zaken er beter voor.’
Maar de modellen over algenkweek laten verliezen zien. Lux is van oordeel dat de organismen zelf niet het probleem vormen, maar eerder kosten en complexiteit van de installaties om algen te kweken op industriële schaal.
Lux legt er de nadruk op dat berekeningen gebaseerd op gemiddelden bijna altijd te simpel zijn, en soms ook bewust of onbewust misleidend. Maar, zoals het team zegt, ‘een goed ontworpen model … kan kansen bloot leggen voor verbeteringen in kosten en opbrengsten. Het vervangen van oude technologieën door nieuwe geeft vaak al goed resultaat. En men kan meer inzicht krijgen in de problematiek, en technologische risico’s verminderen, wanneer men kijkt naar aanpalende industrieën (vooral afvalwaterbehandeling).’