De Europese procesindustrie staat voor grote uitdagingen. Niet alleen vraagt de klimaatkwestie om verduurzaming; de hoge kosten voor energie en grondstoffen maken de puzzel extra complex. Hoogwaardigere producten, alternatieve grondstoffen en innovatieve, minder energie-intensieve processen kunnen soelaas bieden. Tijd om ook minder traditionele paden te verkennen, bijvoorbeeld die van industriële biotechnologie.
Het is de dag voor Midzomeravond. Een belangrijk feest in Finland en andere Scandinavische landen. De meeste Finnen nemen de dagen rond het feest vrij, bijvoorbeeld om naar hun verblijven te gaan, vaak aan een van de talloze Finse meren. Zo ook het management van Factory 01, de eerste commerciële productiefaciliteit van Solar Foods voor Solein in Vantaa, nabij Helsinki. Het hoogwaardige eiwit Solein wordt gekweekt met een micro-organisme uit CO2 en waterstof, met behulp van elektriciteit. Dit voedzame gele poeder is zeer functioneel en compatibel met een breed scala aan traditionele ingrediënten.
Eiwittentransitie
Solar Foods is wereldwijd de eerste die op industriële schaal via deze route hoogwaardige proteïne gaat produceren. Daarmee is het andere pioniers voor. Denk aan het Nederlands-Britse Deep Branch, dat een pilot draait op Chemelot in Limburg en het Amerikaans Air Protein. Factory 01 kan dus zo maar een belangrijke piketpaal zijn in de veelbesproken eiwittentransitie. Richting een toekomst met voedselproductie die veel verwantschap heeft met chemische productie.
Het was allemaal genoeg voor de reizigers van de Biotech Trail Europe (Bite24), ondanks dat een officieel bezoek vanwege Midzomer niet mogelijk was, om de locatie toch op te zoeken. Als een soort bedevaart naar de toekomst. Alleen al om een glimp op te vangen van de roestvrijstalen vaten en leidingen, die slechts voor een klein deel zichtbaar waren door de hoge ramen van het nieuwe, moderne gebouw.
Spinnentag
In navolging van de Hydrogen Trail Europe in 2022 en de Electro Trail Europe 2023, organiseerde Industrielinqs afgelopen zomer een reis langs innovatieve projecten, deze keer op het gebied van industriële biotechnologie. Al vloggend en bloggend stak de groep van onderzoekers en experts de thermometer in de ontwikkelingen. Een roadtrip met elektrische auto en boot door Noordwest-Europa en Scandinavië.
Biotech wordt door de traditionele procesindustrie vaak nog als onbekend en langere termijn ervaren. Het terrein van de farmaceutische industrie en van onderzoeksinstellingen, starters en innovatieve mkb-bedrijven. In veel gevallen is dat ook zo. Tijdens Bite24 bezochten de reizigers verschillende startups met grootse plannen. Zoals Paques Biomaterials in het Friese Balk, dat biodegradeerbare plastics wil produceren uit afvalwater. Momenteel bouwt het bedrijf een eerste demonstratieproject op het terrein van Getec in Emmen. Ook bezochten de reizigers EV-Biotech in Groningen, een scale-up dat met de ontwikkeling van meerdere biotechnologische routes bezig is. Onder meer om met biotech supersterk spinnenrag te produceren.
EV-Biotech heeft een innovatieve aanpak om onderzoekskosten te beperken en te verlagen op basis van hun eigen computermodellen. Daardoor kan het bedrijf op een kosteneffectieve manier nieuwe stammen micro-organismen onderzoeken. Toch worstelt het bedrijf nog steeds met het betreden van een markt waar de traditionele onderzoeksaanpak, waarbij duizenden uren in het lab worden doorgebracht, het meest gangbaar is.
Liberaler
Het is niet gemakkelijk om baanbrekend biotechnologische ontwikkelingen te financieren, zo ondervindt ook het onderzoeksinstituut VTT in Helsinki. Toch slaagde het biotechlab van VTT erin om meerdere spin-offs op eigen benen te zetten. Solar Foods is daar één van en ook Onego Bio en Volare. In het laboratorium van VTT hoorden reizigers meer over innovatieve manieren om voedsel te produceren uit onder meer afvalstromen, insecten en dus CO2 en waterstof.
Volgens professor Nesli Sozer van VTT is in Europa de financiering van nieuwe biotech-routes niet de enige uitdaging. Ook de Europese wetgeving houdt het vaak tegen om nieuwe voedingsproducten op de markt te brengen. Wat dat betreft zijn Singapore, de VS en Canada liberaler. Daardoor wijken biotech-bedrijven voor marktintroducties uit naar deze landen. Wat Sozer betreft moet Europa niet te lang wachten met nieuwe regelgeving, om de boot niet te missen.
Uitgedachte strategie
Ook een interessante starter is NoPalm Ingredients in Wageningen. Het bouwt voort op onderzoek aan de Wageningse universiteit. Het bedrijf fermenteert afvalstromen uit de voedingsindustrie om gistoliën en -vetten te produceren die perfecte vervangers zijn voor palm- en andere plantaardige oliën in voeding, cosmetica en persoonlijke verzorgingsproducten. Een perfecte drop-in voor bestaande processen.
De ingrediënten bieden een tweezijdige oplossing die zowel voedselverspilling als de afhankelijkheid van palmolie vermindert. Met een uitgedachte strategie wil NoPalm de komende jaren de markt betreden.
Katalysator
Een concern dat al wel jarenlang veel geld verdient aan biotechnologische oplossingen is het Deense Novonesis. In Kopenhagen kregen de reizigers van Bite24 bijvoorbeeld hoe enzymen brood weken vers kan houden.
Nieuwer zijn innovaties die de procesindustrie kunnen verduurzamen. Denk aan biotechnologische routes om afvalplastics te recyclen. Heel interessant is ook een enzymatische manier om rookgas uit CO2 af te vangen, zie kader. Er liggen interessante kansen voor de ontwikkeling van enzymen en andere bio-organismen die als katalysator kunnen fungeren. Huidige technologieën om de procesindustrie te verbeteren kosten vaak nog veel energie. In verschillende gevallen kunnen enzymen uitkomst bieden. Een gebied dat voor veel traditionele industriële bedrijven nog onbekend is, maar zeker het exploreren waard.
Enzymen vangen CO2 af met restwarmte
Om CO2 af te vangen uit rookgassen, gebruiken de meeste technieken heel veel energie. Biotechnologie biedt de mogelijkheid om dat veel efficiënter te doen. Zo ontwikkelde het Deense biotech-bedrijf Novonesis samen met het Italiaanse Saipem een proces dat CO2 kan verwijderen met enzymen die prima werken met de restwarmte van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales.
Het afvangen van grote hoeveelheden kooldioxide wordt gezien als een van de belangrijkste oplossingen tegen klimaatverandering. In Europa zijn er verschillende grote projecten gaande om CO2 af te vangen en vervolgens grootschalig ondergronds op te slaan, bijvoorbeeld in lege gasvelden onder de Noordzee. Carbon Capture and Storage (CCS) lijkt voor dit moment de meest effectieve methode om grootschalig CO2 op te slaan.
Daarnaast worden nog elegantere routes ontwikkeld. Per slot van rekening bevat CO2 waardevol koolstof. Daar kan bijvoorbeeld in een reactie met waterstof methanol van worden gemaakt. Daarvoor worden inmiddels de eerste fabrieken gebouwd. Ook kan CO2 worden ingezet in de frisdrankindustrie. En met inzet van bacteriën kan CO2 zelfs een grondstof zijn voor de productie van hoogwaardige proteïne. Koploper op dit gebied is het Finse Solar Foods dat nabij Helsinki al de eerste industriële fabriek daarvoor bouwt. Er kunnen dus veel nieuwe industriële ketens ontstaan.
Restwarmte
Belangrijk is wel dat alle stappen in die nieuwe ketens zo efficiënt worden ingericht. Voor de afvang van CO2 worden momenteel veel processen ontwikkeld. Volgens Lars Kiemer, Head of Technology Deployment bij Novonesis, gebruiken de meeste bestaande technieken veel energie. ‘Bij de afvang van CO2 een elektriciteitscentrale kan de extra benodigde energie tot dertig procent oplopen. Dat komt doordat die technieken werken op hogere temperaturen. Denk aan 120 graden Celcius.’
Elektriciteitscentrales en ook veel chemische fabrieken hebben restwarmte met een lagere temperatuur tussen de 80 en 100 graden. Niet bruikbaar voor de industrie zelf. In sommige gevallen wordt die warmte hergebruikt in warmtenetten en ook denken verschillende bedrijven aan opwerken met industriële warmtepompen. Echter in veel gevallen gaat deze warmte verloren door koeling in onder meer koeltorens.
Zuiverheid
Novonesis en Saipem hebben echte een enzymatisch proces voor de afvang van CO2 ontwikkeld die prima werkt op 80 graden Celsius. Kiemer: ‘De enzymen werken als een katalysator. Door de rookgassen door een vloeistof te leiden met deze enzymen te leiden zorgen die er eerst voor dat andere rookgassen dan CO2 in gasvorm de vloeistof verlaten. Vervolgens zorgen diezelfde enzymen er onder nieuwe condities voor dat de CO2 ook de vloeistof verlaat en kan worden afgevangen.’
Productie van de benodigde enzymen is niet goedkoop, maar doordat ze elke keer weer opnieuw inzetbaar zijn, vallen de kosten mee. Te meer als restwarme ingezet kan worden. Volgens Kiemer is deze techniek daardoor al gauw goedkoper dan bestaande, en andere technieken die nog in ontwikkeling zijn. Ook gebruikt het geen giftige chemicaliën, is er geen behandeling nodig van waste water hoeft het rookgas van tevoren niet gezuiverd te worden. Het enzymatische vangt net als veel andere methoden ongeveer 90 procent van de CO2 af en de zuiverheid van het gas ligt boven 99,95%.
