Chemische bouwstenen voor plastics en coatings uit biomassa

Gepubliceerd op 19/07/2013

TNO heeft een methode gepatenteerd die het mogelijk moet maken om zonder zuurstof organische zuren grootschalig en rendabel te winnen uit biomassa. Dat betekent niet alleen energiebesparing en veel minder uitstoot maar ook een grootschaliger en goedkoper manier van produceren. Bouwsteenmoleculen om bijvoorbeeld plastics en coatings te maken, zijn nu nog afkomstig uit aardolie.

Tijdens onderzoek naar de eigenschappen van gist ontdekten experts van TNO een nieuwe metabole route. Een normale biologische route in schimmels is de zogeheten citroenzuur- of TCA-cyclus, die een centrale rol speelt in het omzetten van suikers in organische zuren. Daarbij is altijd zuurstof nodig. Door genetische veranderingen in schimmels aan te brengen slaagden TNO erin een “slapende” route aan te zetten die sterk lijkt op de TCA cyclus. De route heeft als voordeel dat het organische zuren produceert zonder dat daarbij zuurstof vereist is.

Verduurzaming chemische industrie

Programmamanager Dr. Ernst Geutjes van TNO: ‘De vinding is dermate baanbrekend dat we er direct patent op hebben aangevraagd. Als we er de komende tijd in slagen de methode verder te ontwikkelen, kan deze een belangrijke bijdrage leveren aan het verduurzamen van de chemische industrie. Voor de productie van organische zuren, die de bouwstenen leveren voor tal van kunststoffen, is dan geen zuurstof meer nodig. Dat betekent een forse energiebesparing en grootschaliger produceren, waardoor er meer geproduceerd kan worden tegen lagere kosten. Reactorvaten waarin zuurstof wordt gebruikt, zijn nu maximaal 250 kuub, terwijl de zuurstofloze methode reactoren tot 1.500 kuub mogelijk maakt. Behalve kostenbesparing biedt de methode ook perspectieven voor het reduceren van het broeikaseffect omdat in plaats van zuurstof mogelijk de vervuilers koolstofdioxide en nitraat gebruikt kunnen worden als energiebron.

Platformtechnologie

Tot op heden is de productie van organische zuren uit biomassa in de meeste gevallen niet rendabel. Suikers maken uit biomassa, zoals landbouwafval of papier- en kartonresten, om die uiteindelijk om te zetten in organische zuren is een complex en duur productieproces. De TNO-methode maakt het mogelijk allerlei soorten moleculen te produceren en is dus niet beperkt tot één zuur en het opent een breed scala aan toepassingen. ‘Je moet dit zien als een platformtechnologie’, zegt Geutjes. ‘Volgens deze methode kun je van de citroenzuurcyclus een grote variant aan zuren produceren en afgeleiden ervan, zoals bijvoorbeeld lysine en vetzuren die veel worden gebruikt in de farmaceutische industrie’.

Samenwerking met bedrijfsleven

Allereerst heeft de chemie baat bij deze methode omdat zij nog veel te afhankelijk zijn van olie om bouwstenen voor plastics en meer te maken. Dat geldt ook voor de farmaceutische industrie, leveranciers van grondstoffen, fermentatiebedrijven en bouwers van installaties. ‘We willen het liefst de hele keten hierbij betrekken. Dergelijke partnerships bestaan nu al omdat bedrijven beseffen dat ze alleen gezamenlijk de benodigde expertise en kennis in huis hebben om de valorisatie van biomassa rendabel te maken. In samenwerking met het bedrijfsleven gaan we de techniek verder ontwikkelen. Binnen een paar jaar moet er een proof-of-concept gereed zijn. Op termijn kan de industrie op grote schaal zuren en derivaten produceren. De benodigde bouwstenen voor de productie van kunststoffen zijn dan bio-based in plaats van gemaakt uit olie’, aldus Geutjes.

Bron : Persbericht TNO