Nieuwe processen om plastic uit biomassa te maken. Daaraan werkten circa dertig partners in het Europese project BioConSepT. Anders dan in bestaande processen, gaat deze technologie uit van oliën, vetten, hout en stro die niet geschikt zijn voor consumptie. Eind 2015 demonstreerde TNO samen met AVA Biochem, Evonik, Fraunhofer-Gesellschaft, Novamont en VTT dat het op grote schaal mogelijk is.
“BioConSepT heeft vier jaar gedraaid”, vertelt Nadine Wennersbusch van TNO. “In consortiumverband richtten we ons volledig op de vraag hoe we biogrondstoffen van de tweede generatie effectief en economisch haalbaar konden omzetten naar bouwstoffen voor bijvoorbeeld plastics, coatings en harsen. Het consortium omvatte partners uit de gehele productieketen: van aanleverende bedrijven in bioraffinage tot producenten die de plastics toepassen. TNO coördineerde het werk en ontwikkelde opwerkingstappen voor de geproduceerde moleculen.”
Petflessen
Bij Fraunhofer in Leuna organiseerden de zes consortiumpartners een demonstratie op grote schaal van de productie van furandicarboxylic acid (FDCA). Daarmee bewezen ze dat het daadwerkelijk mogelijk is om de stap te zetten van laboratoriumopstelling naar industrieel productieproces. TNO-onderzoeker Carol Roa Engel legt uit: “FDCA is een molecuul dat als bouwsteen wordt gebruikt voor polymeren. De belangrijkste toepassing is polyethylene furanoate (PEF), een polymeer met de potentie om polyethyleentereftalaat (PET) te vervangen, dat bekend is van petflessen. FDCA kan worden gemaakt uit biomassa. Maar er is nog een tweede belangrijk voordeel: het materiaal houdt koolzuur in de fles langer vast, zodat frisdrank langer goed blijft.”
Conversie van HMF naar FDCA
Roa Engel: “In de researchfase gebruikten we fructose die eerst geconverteerd moest worden naar HMF en vervolgens naar FDCA. We slaagden erin een proces te ontwikkelen voor de productie van FDCA met een zuiverheid van 98 tot 99%. De toegepaste fructose is in dit geval gebaseerd op eerstegeneratiegrondstoffen, maar kan óók uit tweedegeneratiebiogrondstoffen worden verkregen. Bovendien gebruikten we onzuiver proceswater uit de conversie van HMF naar FDCA. Het proces is daarom goed vergelijkbaar met een ‘echt’ tweedegeneratieproces.“
TNO als coördinator
“De diverse processtappen vonden plaats op verschillende locaties in verschillende tijdzones, afhankelijk van de expertise van de betrokken partners”, vervolgt Engel. “Het was belangrijk om de proeven zo te organiseren en de resultaten zo uit te wisselen, dat de ene partner steeds met de resultaten van de andere partner kon doorgaan.” Wennersbusch vult aan: “De meerwaarde van TNO bestond er vooral uit dat wij op al die vlakken kunnen schakelen. In dit project startten we bijvoorbeeld zelf met onderzoek naar de fermentatie, ontwikkelden we procestechnologie voor de zuivering en hielden we ons bezig met opschaling. Alleen als je op al die vlakken expertise hebt, begrijp je tegen welke problemen de partners aan kunnen lopen. En dan kun je druk zetten om te zorgen dat je aan het einde van het project kunt opschalen.”
Economisch haalbaar
Aan het begin van het project kostte FDCA 10 euro per kilo. Inmiddels is dat 3 euro per kilo. Wennersbusch: “In de vier jaar dat het project liep brachten we de kosten met bijna 70% terug. Dat is veelbelovend. AVA Biochem gaat nu door met het werk om de technologie op te schalen naar commercieel niveau.”
Serious Game
Het winnen van grondstoffen uit biomassa is meer dan een technisch vraagstuk. Er zijn ook politieke, economische en logistieke kwesties. Daarom werkten de partners in BioConSepT ook met een serious game. Wennersbusch: “Met Tygron ontwikkelden we de serious game BioEconomy. De deelnemers zaten achter laptops, met toegang tot dezelfde virtuele wereld. Aanvankelijk communiceerden ze via het scherm. Maar als snel zagen we ze opstaan om live te onderhandelen. Die trend gaan we doorzetten door de serious game verder te ontwikkelen tot een regiospecifieke game met echte geografische en economische informatie.”
Bron: TNO