Het Amerikaanse Transform Materials heeft Brightlands Chemelot Campus uitgekozen voor een Europese vestiging. Het technologiebedrijf heeft een gepatenteerde netto CO2-negatieve techniek om kosteneffectief commercieel waterstof en acetyleen te produceren. 

De door Transform Materials ontwikkelde technologie maakt gebruik van door microgolven gegenereerd plasma om aardgas van energie te voorzien om acetyleen en waterstof te vormen zonder enige CO2-uitstoot. Er is hierbij namelijk geen verbranding of energie-intensieve elektrolyse nodig. Daarmee biedt het bedrijf een vervanging voor de oude processen in de chemische industrie die onzuiverheden genereren en broeikasgassen vormen. De technologie produceert ook waterstof op een energie-efficiënte manier om te voorzien in een belangrijke behoefte in de snelgroeiende brandstofcelindustrie.

Bij Brightlands zal Transform Materials deze en andere technologieën verder testen en opschalen. De nieuwe locatie in Limburg is voor het bedrijf een belangrijke eerste stap naar meer productielocaties in Europa.

BASF Antwerpen investeert 25 miljoen euro in een proeffabriek voor superabsorberende polymeren (SAP). Het nieuwe SAP Excellence Center wordt uitgerust met dataverwerkingssystemen en sensortechnologie, die zorgen voor hogere productperformantie en versnelling van de opschaling in de productie-installaties.

Na de invoering van toegepaste robotica voor productanalyse in de ontwikkelingslabo’s, is dit de volgende stap in BASF’s digitalisatietraject voor de superabsorberende polymeerbusiness. De nabijheid van BASF’s world-scale SAP productie-installatie op de site van Antwerpen verkort bovendien de tijd om het product op de markt te brengen. De pilotplant is begin 2023 operationeel.

De superabsorberende polymeren worden gebruikt in diverse toepassingen zoals luiers, incontinentieproducten voor volwassenen en hygiëne-artikelen voor vrouwen.

 

Energy Enlightenment Winnaar 2018 Battolyser neemt binnenkort de eerste demonstratie-unit in gebruik. De demonstratie-installatie met een elektrische opslagcapaciteit van vijftien kilowattuur en waterstofproductievermogen van vijftien kilowatt staat klaar om naar de Magnum Centrale te worden verscheept. Daarna verwacht Proton Ventures snel te kunnen opschalen naar installaties van tien megawatt.

Battolyser, een slimme doorontwikkeling van de Edison batterij, neemt binnenkort de eerste demonstratie-installatie in gebruik. De nikkel-ijzerbatterij die Edison in 1901 ontwikkelde had een relatief laag elektrisch opslagvermogen en bij het opladen trad bovendien elektrolyse op. Zodra de batterij verzadigd was, begon hij waterstof te produceren. Hoogleraar Fokko Mulder van de TU Delft zag met name die laatste eigenschap als pluspunt. Gekoppeld aan zonne- of windenergie kan de batterij eerst stroomtekorten opvangen als de productie terugloopt. De geproduceerde waterstof kan zelfs langer worden opgeslagen of ingezet in de industrie.

Om de werking op grotere schaal aan te tonen, vond ontwikkelaar Proton Ventures in Vattenfall de eerste launching customer. Bij Proton Ventures staat nu de eerste demonstratie Battolyser klaar op skids die binnenkort naar de Magnumcentrale in de Eemshaven worden getransporteerd. Ook het voor de elektrolyse demiwater is onderdeel van het systeem.

Opschalen

Hoewel de opslag capaciteit van kilowattuur (stroom) en kilowatt vermogen (waterstofproductie) nog niet heel groot is, wil men snel opschalen. Daar wil men snel mee beginnen, zeker na de kapitaalinjectie van Koolen industries. ‘Zodra de eerste grootschalige Battolyser-oplossing cyclisch is getest op zuiverheid en efficiëntie van waterstof, zullen we opschalen naar installaties tot tien megawatt’, zegt Proton CEO Hans Vrijenhoef. Die installaties verrijzen bij industriële partners, zonneparken en locaties waar elektriciteit van offshore windparken op grote schaal aan land komt. Uiteindelijk zullen we Battolyser-systemen installeren op gigawatt-schaal.’

Uitvinder Fokko Mulder ziet meerdere voordelen van de battolyser vergeleken met alkaline elektrolysers. ‘Conventionele alkaline elektrolysers moeten blijven doorwerken wanneer de elektriciteit te duur is om waterstof te produceren. Het Battolyser-systeem doet dat niet. Het systeem kan direct schakelen tussen volledige waterstofproductie en het ontladen van de batterij. Daardoor kan het systeem overschakelen van elektriciteit-inkoop bij lage prijzen, naar elektriciteitverkoop bij hoge prijzen.’

Industrieel gebruik

Door zijn vermogen om continu waterstof te leveren, is de Battolyser geschikt voor de productie van ammoniak, methanol en andere processen zoals DRI, of directe reductie van ijzer. De continue aanvoer van waterstof is nodig om shutdowns van fabrieken of procesfluctuaties te voorkomen. De huidige technologieën kunnen dit niet, waarmee de Battolyser een essentieel hulpmiddel wordt om de productie van dergelijke grondstoffen groen te maken.

Grote schaal

Voor installaties op grotere schaal zou de Battolyser de voorkeur kunnen krijgen in de energie-transitie, omdat wordt vertrouwd op elektroden gemaakt van nikkel en ijzer, materialen die in de mijnbouw onder eerlijke werkomstandigheden in ruime mate beschikbaar zijn. Daardoor wordt het mogelijk om Battolyser technologie wereldwijd op te schalen.

Volgens Mulder behaalt de Battolyser een uitstekende totale efficiëntie van maximaal tachtig tot negentig procent. ‘En dankzij zijn zeer robuuste en duurzame karakter levert hij energie voor vele jaren, wat ook beter is dan bestaande technologieën.’

 

Het Britse Itero bouwt een demonstratiefabriek voor het recyclen van plastic afval in Sittard-Geleen. De fabriek moet in 2023 draaien op de Brightlands Chemelot Campus. Het gaat om een totale investering van 25 miljoen euro.

Itero, opgericht in 2010, kan met haar gepatenteerde technologie moeilijk te recyclen plastic afval omzetten in een grondstof voor nieuwe plastics. De installatie maakt gebruik van pyrolyse waarbij heel weinig CO2 en afvalmateriaal vrijkomt. De voorbereidingen voor de demonstratiefabriek starten dit jaar, in 2022 vindt de oplevering plaats en in 2023 moet deze operationeel zijn. Intussen werkt Itero in Londen aan verdere optimalisatie van haar productieproces met behulp van haar eigen R&D-faciliteit.

De demonstratiefabriek heeft een capaciteit van 27 ton gemengd en vervuild plastic en krijgt een plek aan de noordzijde van de Brightlands Chemelot Campus. De eerste installatie is een enkele module. Voor toekomstige fabrieken kunnen meerdere modules naast elkaar worden gezet worden. Voor de langere termijn onderzoekt Itero de mogelijkheden om in de regio meerdere installaties op te zetten.

Het Phario-project dat in 2019 Water Innovator of the Year werd, gaat de volgende fase in. Vijf waterschappen, Stowa, Paques en HVC sloten een overeenkomst om in Dordrecht een proeffabriek te bouwen. In de fabriek produceren de partijen PHBV, een volledig afbreekbaar en duurzaam bioplastic. PHBV wordt gemaakt uit organische afvalstromen zoals zuiveringsslib, industrieel afvalwater en voedselresten.

Waterschap Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân maakten in 2016 met behulp van bacteriën die afvalwater zuiveren, het bioplastic PHBV. PHBV is een natuurlijk polyester van hoge kwaliteit. Dit is volledig afbreekbaar onder natuurlijke omstandigheden in zowel grond en composteringsinstallaties als in zoet – en zout water.

Werking

In afvalwater zitten veel vetzuren en in het slib zitten bacteriën. Die bacteriën ‘vreten zich vol’ met de vetzuren. Zoals mensen vet in het lichaam opslaan, slaan deze bacteriën PHBV op. Dit PHBV wordt eruit gehaald, waarna er een poeder overblijft. Dat poeder is de basis voor diverse afbreekbare kunststof producten.

Toepassingen

PHBV is onder andere toe te passen in de land- en tuinbouw. De proeffabriek test bijvoorbeeld biologisch afbreekbare potjes voor de agrarische sector. Hierdoor is het niet meer nodig de gewassen om te potten tijdens de kweek omdat het potje natuurlijk afgebroken wordt.

Een ander voorbeeld is de toepassing van PHBV in zelfhelend beton voor bijvoorbeeld kelders en tunnels. Door de toevoeging ervan worden scheurtjes in het beton vanzelf weer gedicht. Bijkomend voordeel is dat in zelfhelend beton in veel gevallen minder (krimp)wapening gebruikt hoeft te worden, wat weer bijdraagt aan kostenverlaging en minder milieubelasting.

Marktontwikkeling

Na het pilotproject PHARIO onderzochten de betrokken partijen of de markt het product verder kon ontwikkelen, maar dit bleek nog iets te vroeg. De markt voor dit type plastic is op dit moment in ontwikkeling en dat is veelbelovend. De kunststofindustrie, die nu vaak met fossiele plastics uit aardolie werkt, wil eerst voldoende materiaal hebben om de verwerking en het gebruik te testen. De proeffabriek in Dordrecht levert het materiaal hiervoor zodat diverse partners het materiaal kunnen testen.

Operationeel eind 2021

De ervaring uit het PHARIO-project wordt in de proeffabriek gecombineerd met de kennis van partner Paques. Zij ontwikkelt samen met de TU Delft een technologie om PHBV ook uit industrieel afvalwater te halen. De proeffabriek komt bij de slibverwerkingsinstallatie van HVC in Dordrecht te staan. Naar verwachting wordt deze eind 2021 geopend. In de tussentijd wordt een verdere inventarisatie gemaakt van potentiële leveranciers van vetzuren en worden organisaties gezocht voor andere toepassingen van PHBV.

Partners

Afvalwater is voor waterschappen een belangrijke bron van energie en grondstoffen. Sinds 2007 werken de waterschappen steeds intensiever met elkaar en andere partners samen om waardevolle stoffen zoals biogas, cellulose, fosfaat, alginaat, biomassa en dus ook dit duurzame bioplastic, terug te winnen.

Vertoro heeft haar proeffabriek in Geleen in gebruik genomen. Hiermee kan de startup de afvalstof lignine verwerken tot groene olie die kan dienen als grondstof voor bioplastics, chemicaliën en brandstoffen.

Lignine wordt vaak gezien als een moeilijk product waar weinig mee kan worden gedaan. Het geeft bomen hun stevigheid en komt vrij als restproduct bij de productie van papier of bio-ethanol. Lignine wordt nu meestal verbrand. Vertoro zet het echter om in lignine olie waardoor het een grondstof wordt voor bioplastics, chemicaliën en brandstoffen.

Vervanger fossiele olie

Vertoro deed de afgelopen drie jaar succesvolle proeven met verschillende soorten lignine-rijk materiaal en is nu toe aan de volgende stap. Ze wil bewijzen dat lignine een goede vervanger kan zijn van fossiele olie. In de nieuwe installatie kan het bedrijf sneller en grotere bruikbare batches maken. Tot wel 150 liter per dag.

Demoplant

Voor de volgende schaal, een demoplant, gaat Vertoro samenwerken met Sekab in Zweden. ‘In de toekomst wordt er dan wellicht een commerciële plant gebouwd in Geleen, zegt Dannie van Osch, chief business officer bij Vertoro. ‘Daarnaast willen we onze recepten in licentie uitgeven zodat wereldwijd lignine verwerkt kan worden tot duurzame olie.’

De proeffabriek van Vertoro staat in de Multi Purpose Pilot Plant op de Brightlands Chemelot Campus. Hier kunnen ondernemers samen met onderzoekers chemische processen en innovatieve materialen testen en in beperkte hoeveelheden produceren.

Bekijk in de video die wij vorig jaar over Vertoro maakten hoe het bedrijf lignine omzet in olie.

Photanol heeft de bouw van zijn proeffabriek op het Chemie Park Delfzijl gegund aan Stork. De demoplant komt in de noordwesthoek van de locatie te staan en moet voor de zomer van 2020 gereed zijn.

In de demofabriek gaat Photanol de productie van chemicaliën uit zonlicht en CO2 testen. Het bedrijf gebruikt daarbij cyanobacteriën. Deze organismen zijn zo aangepast dat ze zonlicht en CO2 niet gebruiken om te groeien, maar om chemicaliën te maken. Vergelijk het met planten die zonlicht gebruiken om CO2 en water om te zetten in glucose en zuurstof. De organismen van Photanol maken organische zuren voor toepassing in biologisch afbreekbare kunststoffen, verdikkingsmiddelen in voeding of als tussenproduct in de chemie.

Minder sterk

Om de bacteriën te laten produceren, is een groot oppervlak met doorzichtige plastic buizen nodig waar ze in kunnen zwemmen. De buizen moeten zonlicht doorlaten en er moet CO2 doorheen worden gebubbeld. Daarnaast moet de bacterie goed worden beschermd tegen invloeden van buitenaf. De aanpassing heeft hem namelijk minder sterk gemaakt. De cyanobacterie kan dan ook niet meer overleven in het wild en groeit nauwelijks meer. Alle energie gaat naar het product dat hij moet maken. De buizen waarin hij leeft zijn daarom erg kostbaar.

Het mooie van de technologie is echter dat de bacteriën direct CO2 omzetten in een product. Alle stappen van het laten groeien van gewassen, het oogsten ervan en het behandelen om er een product van te maken, zijn niet nodig. Het is een oplossing voor het CO2-probleem die ook nog eens economisch interessant is.

Avantium opent vandaag officieel zijn demofabriek die mono-ethyleenglycol (MEG) uit suikers produceert op Chemie Park Delfzijl. De fabriek heeft een capaciteit van ongeveer tien ton per jaar. De opstart van een eerste fabriek op commerciële schaal voorziet het bedrijf in 2024.

In juni vorig jaar kondigde het bedrijf de plannen voor de demofabriek al aan en dit jaar volgde eind maart de beslissing om de fabriek in Delfzijl te bouwen. MEG is een grondstof bij de productie van onder andere polyester textiel en plastics, zoals PET en Avantium’s biogebaseerde alternatief daarvan, namelijk PEF.

Het proces dat Avantium heeft ontwikkeld voor de productie van MEG verloopt in één enkele stap. Het stond bekend als Mekong maar is nu omgedoopt naar Ray Technology. In de demofabriek kan het bedrijf de technologie opschalen, de technische en economische haalbaarheid van het proces valideren en gegevens verzamelen om een milieu-levenscyclusanalyse uit te voeren. Overigens is de Ray Technology ook geschikt om mono-propyleenglycol (MPG) te produceren.

Dawn Technology

Eerder opende Avantium al een pilotfabriek voor bioraffinage op Chemie Park Delfzijl. Deze moet de technische en economische haalbaarheid van het Dawn Technology-proces valideren. Daarbij worden houtsnippers en andere non-food biomassa omgezet in glucose en lignine.

Afvalbeheerder Indaver bouwt in Antwerpen een demo-installatie voor het recyclen van vijftienduizend ton end-of-life plastics per jaar. De Plastics2chemicals installatie zet gemengde polyolefines om in basisproducten als nafta en wax. Polystyrenen worden afgebroken tot monomeren die opnieuw als grondstof te gebruiken zijn. Als alles volgens planning verloopt, gaat de installatie medio 2021 de eerste afvalstromen verwerken.

Indaver heeft het nieuwe proces sinds 2017 uitgebreid en succesvol getest in een labomgeving in samenwerking met de universiteiten van Gent en Antwerpen. Met de demo-installatie in Antwerpen wordt het proces opgeschaald van twee kilo per uur naar twee ton per uur. De Plastics2chemicals demo-installatie moet vooral de eindkwaliteit van de grondstoffen verder afstemmen op de specificaties van de klanten.

Als de demo-installatie aan de verwachtingen voldoet, volgen er large-scale installaties op strategische locaties in Europa. Die gaan dan dedicated polystyreen of juist dedicated polyolefines recyclen.

De gerecyclede producten beantwoorden aan de vereisten voor direct industrieel gebruik in petrochemische processen. De nieuwe polymeren zijn ook geschikt voor toepassingen in de voedingsindustrie.

Suikerbieten worden gezien als zeer aantrekkelijk gewas voor de overgang naar een biobased economy. Inmiddels wordt de suikerbiet zelfs gezien als een industrieel gewas en niet als een voedselgewas.

Van suikerbieten kan je niet alleen maar suiker maken voor in je koffie. Je kunt de bieten ook gebruiken om ethanol te produceren dat kan dienen als biobrandstof of grondstof voor de industrie. In Lelystad staat een proeffabriek om ethanol uit suikerbieten te halen. In deze fabriek wordt het Betaprocess van Dutch Sustainable Development getest.

Betaprocess is een technologie op basis van vacuüm-extrusie, die het mogelijk maakt om een suikerbiet in zijn geheel te verwerken. Met dit proces verloopt fermentatie naar bruikbare moleculen snel en efficiënt. ‘De opbrengst is met deze technologie tien tot twintig procent hoger dan met ethanolproductie uit andere suikerprocessen’, legt Hans van Klink van Dutch Sustainable Development uit. ‘Bestaande processen halen ongeveer negentig liter ethanol uit een ton suikerbieten. Wij zitten nu rond de 110 liter per ton.’

Andere gewassen

Hiermee zijn suikerbieten ook interessanter om te gebruiken voor de productie van ethanol dan andere gewassen. Uit onderzoek van het Duitse Nova-Institute blijkt dat je de meeste ethanol per hectare haalt uit suikerbieten in vergelijking met tarwe, mais, hout, landbouwafval en organisch afval. De minste ethanol per hectare haal je uit hout.

Met Betaprocess is de investering voor bio-ethanol tien tot twintig procent lager dan voor mais en tarwe. Van Klink: ‘Dat komt doordat de suikers uit een biet gelijk beschikbaar zijn als je deze gaat verwerken. Bij graan of mais heb je één of twee extra processtappen nodig om de suikers beschikbaar te krijgen. En dan levert het ook nog minder suiker op.’

Fabriek op locatie

Er is een enorme markt voor bio-ethanol merkt Van Klink. ‘Van allerlei kanten krijgen wij interesse voor ons proces. In de chemie wordt ethanol als building block gebruikt. Ook is er interesse om bio-ethanol als brandstof te gebruiken. Bedrijven hebben de verplichting biobrandstof bij te mengen. Daarom wordt er nu over de hele wereld met ethanol gesleept. Daar wordt de CO2-footprint van een bedrijf niet beter van. Als je iets van dichtbij kan halen, is het alleen maar goed.’

Kleinschalige fabrieken met Betaprocess kunnen op plekken worden gebouwd waar bietenteelt en chemische bedrijvigheid is. ‘Dan reduceer je transport en kan je just in time leveren’, zegt Van Klink. ‘Op het moment zijn wij een locatiekeuze aan het maken voor onze eerste commerciële fabriek. We hopen dat binnenkort bekend te maken. Bij deze fabriek komt ook een R&D-centrum zodat we verder kunnen ontwikkelen en dat ook kan dienen als trainingscentrum voor operators.’

Etheen

Met verschillende verdere stappen is Dutch Sustainable Development al bezig. Zo onderzoekt het bedrijf hoe ze ook de reststromen die nu nog overblijven nuttig in kan zetten. Nadat de ethanol namelijk uit de suikerbieten is gehaald, blijft er water, cellulose, hemicellulose en pectine over. Het bedrijf wil die laatste drie producten met micro-organismen omzetten in suikers, waar dan ook weer ethanol van kan worden gemaakt. Van Klink: ‘Het is de bedoeling dat dit in één proces doorgaat. Dan houden we uiteindelijk alleen water en een beetje as over.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

Daarnaast heeft TechnipFMC een technologie ontwikkeld om vanuit bio-ethanol groen etheen te produceren. ‘Zij hebben proeven gedaan met onze bio-ethanol en dat ziet er heel goed uit. In de toekomst kunnen we een businesscase maken om van suikerbiet naar ethanol en dan naar etheen te gaan.’

Boeren

Om dit allemaal te laten werken, moet het natuurlijk ook voor boeren interessant zijn om suikerbieten te verbouwen voor industriële doeleinden. In de businesscase van Dutch Sustainable Development is gerekend met een prijs van 32,50 euro per ton suikerbieten. Dit is de prijs die boeren in Nederland krijgen voor hun gewas. Dit is de hoogste prijs in Europa. Maar zelfs met deze hoge prijs is de businesscase voor het gebruik van Betaprocess rendabel. In het buitenland wordt het dus nog interessanter om deze techniek in te zetten. Voor de boeren betekent dit dat het voor hen ook aantrekkelijk is om suikerbieten te verbouwen voor de biobased economy.

Ook is er in Nederland genoeg ruimte om suikerbieten te verbouwen, legt Van Klink uit. ‘Begin jaren negentig had ons land 140.000 hectare aan suikerbietenteelt. Daar is nu nog 70.000 hectare van in gebruik voor suikerbietproductie. Er is dus 70.000 hectare vrij om suikerbieten op te telen voor groene grondstoffen.’ Per hectare kan er 80 tot 85 ton suikerbieten worden verbouwd. Al eerder vertelde Van Klink dat er van een ton suikerbieten 110 liter ethanol kan worden gemaakt.

Discussie

Er is discussie of we voedingsgewassen wel moeten gebruiken als brandstoffen en grondstoffen voor de industrie. Uit het onderzoek van het Nova-Institute blijkt echter dat biobrandstoffen van de eerste generatie minstens zo duurzaam zijn als uit de tweede generatie. Beiden laten een aanzienlijke vermindering zien van broeikasgasemissies. ‘Biomassa is nodig naast het gebruik van waterstof en elektrificatie et cetera om de klimaatdoelen te bereiken’, zegt Willem Sederel van Bio Based Delta, een stichting die zich richt op de biobased economie. ‘Maar de chemische industrie is terughoudend in het vervangen van hun fossiele grondstoffen door biomassa. Ik denk dat duurzame ethanol het nieuwe building block is voor de chemische industrie.’