Vorige maand besteedde Chemical and Engineering News een artikel aan aromaten uit groene grondstoffen. Er gebeurt veel op dit gebied. De sector is sterk in ontwikkeling en zegt dat zij aromatische verbinden goedkoper kan maken dan de olie-industrie, en ook nog eens duurzamer. Ludo Diels van Vito, een van de onderzoekers op dit terrein, zegt: ‘dit is geen fundamenteel onderzoek meer of een ongericht zoekproces.’ Binnen vijf jaar zullen de fabrieken draaien.
Biorizon
Aromatische verbindingen bevatten een benzeenring. De meest eenvoudige vertegenwoordigers zijn benzeen, tolueen en xyleen (BTX), veel gebruikt in de chemische industrie. Rond 40% van alle nu gemaakte chemicaliën is aromatisch. Benzeenringen vinden we overal, van medicijnen tot plastics. Het kan dus een groot verschil maken voor de chemische industrie als aromatische stoffen binnenkort gemaakt kunnen worden uit organisch afval of uit plastics. Het Vlaamse onderzoeksinstituut Vito, waar Diels voorzitter van de adviesraad is, is het centrum van de Europese inspanningen op het gebied van aromaten uit groene grondstoffen. Het is een van de leidende partners in Biorizon, een R&D organisatie gesticht in 2013. Biorizon heeft meer dan $ 50 miljoen gekregen aan steun voor technologieontwikkeling van de Europese Commissie en Europese regeringen. De organisatie heeft meer dan 300 leden, waaronder grote bedrijven als Huntsman, Neste, Sabic, Covestro en DSM. Biorizon is verreweg de grootste organisatie ter wereld bij de ontwikkeling van bio-aromaten.
De ontwikkeling van aromaten uit groene grondstoffen is snel gegaan. Nog maar een paar jaar geleden kon je op conferenties horen dat het onderzoek op dit terrein ‘veelbelovend’ was. Maar er was nog geen commercieel proces in zicht. Nu zegt Diels tegen CEN: ‘Wij willen graag in 2025 op de markt zijn, en we liggen op schema.’ Het zwaartepunt is verschoven. Technologiebedrijven vragen aan potentiële klanten om een proefkilo van het product te onderzoeken. Een aantal processen wordt getest in proeffabrieken. De nadruk ligt nu op het vinden van risicokapitaal voor de bouw van demofabrieken.
R&D-lijnen voor aromaten uit groene grondstoffen
Biorizon concentreert zich op twee technologische R&D lijnen. De eerste begint met lignine, een van de hoofdbestanddelen van hout. Lignine bestaat uit een zeer ingewikkelde structuur van aromatische moleculen; elk van deze moleculen bevat een of meer hydroxygroepen en een of meer carbonzuurgroepen, die onderling verbindingen vormen waarbij een driedimensionale structuur ontstaat. De eerste R&D-lijn bestaat uit depolymerisatie van lignine. Hierbij ontstaat een complex mengsel van aromatische moleculen. De tweede R&D-lijn, gevolgd door onder meer Avantium en TNO, begint bij suikers. Hier worden de aromatische moleculen gevormd door ringsluiting in de Diels-Alder reactie (‘ik zou nog altijd wel eens willen weten of ik familie ben van deze Otto Diels,’ zei Ludo altijd). In principe is dit synthesepad kostbaarder, maar het grote voordeel is dat de onderzoekers precies kunnen bepalen wat het product is van hun proces. Terwijl ontleding van lignine leidt tot een groot aantal nieuwe moleculen (waarvan de meeste nog geen grootschalige toepassing hebben in de chemische industrie), leidt de weg via suikers tot drop-ins, direct bruikbaar in bestaande installaties.
Het opwerken van lignine is een moeizaam proces. De grondstof is goedkoop, hij ontstaat in vele miljoenen tonnen als bijproduct van de papier- en kartonindustrie, maar de verwerking is een heel ander verhaal. Lignine wordt vaak gewoon verbrand voor energieopwekking. Maar pyrolyse en vergassingsprocessen lijken nu voldoende ontwikkeld voor de bouw van een demonstratiefabriek, waarschijnlijk in Antwerpen. Aromaten uit groene grondstoffen zullen duurder zijn dan de stoffen uit aardolie, maar potentiële klanten kijken ernaar uit om ze te onderzoeken. ‘Bedrijven aan de kant van de toepassing wachten op proefzendingen,’ zegt Willem Sederel, bestuurslid van de Nederlandse organisatie Biobased Delta, ook lid van Biorizon, tegen CEN.
Directe katalyse
Het jonge Nederlandse bedrijf BioBTX loopt nog harder, met een andere aanpak. Zij gebruiken een katalytisch proces om biomassaresten en plastic afval om te vormen tot bio-BTX, zoals de naam al zegt. In januari deelden ze mee dat ze bijna de financiering hebben rond gekregen voor een demonstratiefabriek in de provincie Groningen, gepland voor 2023. In het proces van BioBTX wordt de grondstof ontleed en verdampt met pyrolyse, en in een tweede stap katalytisch omgezet tot aromaten. De stappen worden gescheiden gehouden om de katalysator niet te verontreinigen met stoffen uit het uitgangsmateriaal. De proeffabriek draait sinds september 2018 en heeft onder ideale omstandigheden een opbrengst gekend van meer dan 40%. Het bedrijf gaat de huidige financiële injectie gebruiken om de voorgestelde fabriek tot in detail uit te werken, aldus hun CEO Pieter Imhof. ‘Deze technologie is de sleutel tot volledige circulariteit, juist omdat hij drop-in chemicaliën maakt.’
CEN signaleert dat Europa leidend is bij deze nieuwe technologieën. Overal komen initiatieven vandaan. Met toenemende vraag naar duurzame producten geeft dat hoop voor de toekomst.
Interessant? Lees dan ook:
Lignine op alle fronten in opmars, zegt Ludo Diels (Vito)
Bio-aromaten
BioBTX: Dutch School of Catalysis slaat weer toe