In het begin was er alleen LanzaTech, waarover wij vier jaar geleden schreven. Nu zijn er vele anderen: Newlight Technologies, INEOS Bio, Mango Materials. Bedrijven die gasfermentatie ontwikkelen, uitgaande van gassen als methaan of syngas die worden behandeld met micro-organismen. Anderen hebben het vergeefs geprobeerd, vooral bedrijven die mikten op brandstoffen in plaats van chemicaliën en materialen: Range Fuels, Coskata. Toch presteert de sector uitzonderlijk.
Gasfermentatie: waar gaat het om?
Gasfermentatie is de microbiologische verwerking van gassen die dienen als koolstofbron, zoals koolmonoxide, kooldioxide, methaan of syngas. De gassen worden geleid door een reactor die micro-organismen bevat die hen omzetten in het gewenste product. Syngas bestaat voornamelijk uit koolmonoxide en waterstof; het ontstaat bij verhitting van biomassa-afval (of elk afval dat veel koolstof bevat, zoals huisvuil) tot 1000 oC met een beetje zuurstof. Syngas wordt veel gebruikt in de petrochemische industrie; biologische verwerking van syngas uit biomassa is nieuw. Het succes van LanzaTech is gebaseerd op de verwerking van hoogoven-afgassen, die veel koolmonoxide bevatten. Mango Materials en Newlight Technologies gebruiken methaan dat bijvoorbeeld vrijkomt bij boerderijen, waterzuiveringsinstallaties en stortplaatsen. Dit methaan ontsnapt naar de buitenlucht als het niet wordt afgevangen, en doordat methaan een veel krachtiger broeikasgas is dan kooldioxide, is dit afvangen een goede zaak. Verwerking van methaan wordt vergemakkelijkt doordat deze processen meestal geen energie nodig hebben maar juist leveren.
Afval als grondstof
LanzaTech blijft verreweg het grootste bedrijf in deze sector. Het komt oorspronkelijk uit Nieuw-Zeeland, mar werd met veel geld overgehaald om zijn hoofdkantoor over te brengen van Auckland naar Chicago, om daar de kwakkelende economie van Illinois wat op te peppen. Na vele jaren van voorbereiding en testen is LanzaTech nu eindelijk klaar voor drie commerciële fabrieken bij hoogovenbedrijven: in China bij Shougang; in Taiwan bij China Steel en in België bij ’s werelds grootste staalbedrijf, ArcelorMittal. Een van de belangrijkste producten is 2,3-butaandiol, een verbinding die wordt gebruikt bij het maken van nylon en rubber. LanzaTech werkt met afvalgassen en concurreert daardoor niet met voedselproductie (en dat geldt voor alle producten genoemd in dit artikel). Een andere tak van LanzaTech heeft een gasfermentatieproces uit syngas ontwikkeld. In maart tekende het een licentieovereenkomst met Aemetis, een Californische producent van innovatieve brandstoffen en groene chemicaliën. Met deze technologie zal Aemetis landbouwafval, afval van de melkproductie en bouwafval verwerken tot tweede-generatie ethanol; het hoopt hierdoor zijn grondstofkosten terug te brengen van $ 150 per ton tot het ontvangen van een vergoeding voor het verwerken van de grondstof.
Ook Newlight Technologies timmert flink aan de weg. Het bedrijf maakt uit methaan samen met zuurstof uit de atmosfeer een polymeermateriaal dat zij AirCarbon noemen, een ‘thermoplast op basis van PHA’ volgens hun website. Volgens Newlight kan AirCarbon ‘voldoen aan de prestatie-eisen voor vele toepassingen, waaronder toepassingen waarvoor nu fossiele polymeren worden gebruikt, als polypropeen, polyetheen, ABS, polystyreen en TPU.’ Afgelopen maart tekende Newlight een overeenkomst voor levering, samenwerking en technologieoverdracht met IKEA. Krachtens deze overeenkomst zal IKEA de helft van productie van de 23 kton/jaar fabriek van Newlight in de VS kopen; IKEA zal in de woningdecoratie de exclusieve rechten hebben voor het gebruik van de technologie van Newlight. Op langere termijn willen de bedrijven doorgroeien naar een productie van 1 miljard pound (453 kton) per jaar.
Gasfermentatie pilots
Mango Materials is kleiner en nog bezig met proeffabrieken, maar zijn technologie om PHB te maken uit methaan is veelbelovend en heeft al vele prijzen gewonnen. PHB is de meest voorkomende PHA, een natuurlijke en biologisch afbreekbare polymeer. Het is zeer veelzijdig en kan in vele producten worden toegepast, van kinderspeelgoed tot verpakkingsmateriaal. Het belangrijkste probleem is de prijs, en daarom maakt Mango Materials veel werk van prijsreductie. Het bedrijf kan fabriekjes neerzetten waar methaan vrijkomt en daardoor besparen op transportkosten. Het is van plan veel installaties te bouwen op even zo vele bronnen van methaan (verlaten steenkoolmijnen, waterzuiverings- en biogasinstallaties enz.) om daarmee goedkope en milieuvriendelijke duurzame materialen te maken.
Een paar bedrijven die ethanol en andere brandstoffen probeerden te maken met gasfermentatie hebben de poorten gesloten toen de olieprijzen daalden. INEOS Bio houdt het nog vol, het maakt bio-ethanol uit syngas uit groene grondstoffen. Coskata, dat met gasfermentatie brandstoffen probeerde te maken uit methaan, is ermee opgehouden; maar het is doorgestart als Synata Bio dat misschien aantrekkelijker stoffen gaat maken als azijnzuur, propanol of n-butanol. Al met al is gasfermentatie een technologie met veel potentie, vooral voor het maken van materialen en speciale chemicaliën. En doordat in het proces giftige of boeikasgassen als grondstof worden gebruikt, doen deze bedrijven ook nog iets goeds voor ons allemaal.
Interessant? Lees dan ook:
PHA: veelbelovend, veelzijdig, biologisch afbreekbaar
Biobrandstoffen zonder agro
Schaalverkleining in de biobased economy. Maar waarom, en tot hoe klein?