Zal het maken van producten uit biomassa ooit goedkoper kunnen zijn dan hun productie uit fossiele grondstoffen, zoveel gemakkelijker te winnen en met zulke grote schaalvoordelen? Aan deze vraag wijdde Johan Sanders in januari zijn afscheidsrede als hoogleraar in valorisatie van biomassa aan Wageningen UR. Zijn antwoord is: ja, we kunnen ongeveer de helft van de chemicaliën gaan maken uit biomassa. Bij de andere helft zullen fossiele brandstoffen, voor zover wij nu kunnen zien, de goedkoopste grondstof blijven.
Een zeer korte sterkte/zwakte-analyse
De nadelen van biomassa als grondstof zijn algemeen bekend. Biomassa wordt gewonnen in een groot gebied en kent daarom naar verhouding hoge oogstkosten, die ten koste gaan van de waarde van de ruwe grondstof. Bovendien bestaat biomassa uit een groot aantal stoffen, die zowel voor als na bewerking uitgebreid gescheiden moeten worden. Bovendien moeten we ons in vele gevallen beperken tot bewerkingen onder milde omstandigheden in waterige oplossing, omdat de grondstof anders ontleedt. Daarom zullen de kansen voor biomassa in het algemeen liggen in niches waarbij we gebruik kunnen maken van de zwakke punten van fossiele grondstoffen (en van de petrochemische industrie).
Hoewel fossiele grondstoffen goedkoop zijn en in grote hoeveelheden geleverd kunnen worden, kan hun bewerking heel omslachtig zijn. In de praktijk beginnen vrijwel alle bewerkingen met oxidatie als eerste stap in het aanbrengen van functionele groepen. Vaak hebben we een groot aantal stappen nodig, en elk van deze verhoogt weer de prijs van het product. Vooral reacties met een sterk warmte-effect die sterk verhitten of afkoelen vereisen (vaak samen met hoge druk), zijn vrij kostbaar. Hetzelfde geldt voor reacties waarbij giftige of explosieve stoffen worden gebruikt, waardoor uitgebreide veiligheidsmaatregelen moeten worden getroffen. Economisch beschouwd vereisen de meeste van deze kenmerken een hoge kapitaalsinvestering. Daarom zijn, meer in het algemeen, kapitaalkosten de Achilleshiel van de petrochemische industrie; zeker wanneer hetzelfde product ook gemaakt kan worden uit groene grondstoffen. In het algemeen zijn voor het bewerken van biomassa geen hoge temperaturen of giftige hulpstoffen nodig, en daarom zal het relatieve voordeel van biomassa als grondstof liggen op het terrein van kapitaalkosten. We halen deze overwegingen, en verdere voorbeelden, uit een nog te publiceren rapport ‘Rules for the bio-based production of bulk chemicals on a small scale’ door Elinor Scott, Marieke Bruins en Johan Sanders.
Biomassa is als grondstof het meest geschikt voor de chemische industrie
In zijn rede liet Sanders zien dat kapitaalkosten niet sterk bijdragen aan de kosten in de verwarmingssector en bij het maken van transportbrandstoffen. Maar wel in de elektriciteitssector, en vooral in de petrochemische industrie. Daarom zal biomassa in het algemeen vrijwel niet concurrerend kunnen worden in de warmtemarkt en bij transportbrandstoffen (tenzij je natuurlijk in het midden van de bossen woont in Zweden of Canada). Sanders is uitgesproken en radicaal: de enige industrie waarin biomassa goed zal kunnen concurreren, is de chemische industrie (en zelfs dan, niet genoemd door Sanders: als petrochemische complexen geheel zijn afgeschreven, kunnen ze blijven concurreren zo lang ze technisch in orde blijven). Met andere woorden: in andere markten zal biomassa moeten worden ondersteund met beleidsmaatregelen als subsidies of verplichte quota.
Scott et al. onderzochten het aandeel van kapitaalkosten bij de productie van zeer verschillende chemicaliën. Zij denken dat petrochemische producten met een hoge verhouding van kapitaalkosten tot variabele kosten (1,5 tot 6) in het bijzonder vatbaar zijn voor concurrentie van biochemicaliën. Bovenaan hun lijst staan butaandiamine, waterstofcyanide en methionine. Adipinezuur en epichloorhydrine (beide reeds, of bijna, in productie uit biomassa) staan ook op deze lijst.
Meer werkgelegenheid
In het persbericht dat Wageningen UR verstuurde over de afscheidsrede van Sanders stond netjes een ander aspect van deze beschouwing: meer werkgelegenheid. Wie minder kapitaalkosten heeft kan meer uitgeven aan variabele kosten. Dit betekent meer werkgelegenheid in een biobased economy. Voor Nederland verwacht Sanders het scheppen van 20.000 nieuwe banen in de landbouw, en 15.000 in de verwerking van landbouwproducten en de chemische industrie zelf, bij vervanging van de helft van de fossiele grondstoffen door groene grondstoffen. Zonder extra kosten voor de consument, en zonder subsidies of het opleggen van quota door de overheid – gewoon door de werking van de markt. Nu hebben studies die nieuwe werkgelegenheid voorspellen vaak bar weinig invloed op het gevoerde beleid; maar enkel al het idee dat er nog sectoren zijn met groeiende werkgelegenheid kan als muziek in de oren klinken in industrielanden, die (als de voorspellingen uitkomen) nog veel banen verloren zullen zien gaan.
Deze serie ‘Ontwerpregels voor de groene industrie’ bestaat uit de volgende artikelen:
No.1: verlaag kapitaalkosten en schep banen
No.2: wees zuinig met materialen
No.3: behoud structuur
No.4: het draait om elegantie