Pyrolysereactor is de spil van toekomstige bioraffinaderij

Nee, dit is geen aardolie maar olie afkomstig van bioraffinage en geschikt voor het maken van brandstof of chemicaliën.

Van hout, gras en stro kun je in principe dezelfde soort brandstoffen en chemicaliën maken als van aardolie. Dat kan met bioraffinaderijen die de groene grondstoffen omzetten in waardevolle producten. ECN zoekt naar manieren om uit elke ton biomassa zoveel mogelijk grondstoffen en dus ook euro’s te halen, uiteraard op een milieuverantwoorde manier. Herman den Uil van ECN Biomassa, Kolen & Milieuonderzoek: “Pyrolyse is één van de belangrijke technologieën hiervoor.”

“Het idee is, dat je biomassa niet alleen omzet in brandstoffen, maar tegelijk ook in chemicaliën, omdat die per kilogram meer opbrengen. Op deze manier zal het gebruik van biomassa sneller lonend zijn”, zegt Herman den Uil, die bij ECN het onderzoek leidt op het gebied van transportbrandstoffen en chemicaliën. Voor de chemische industrie is het belangrijk om groene grondstoffen op een rendabele manier te kunnen inzetten. Hiermee kan de sector zijn afhankelijkheid van fossiele grondstoffen verminderen en de uitstoot van CO2 per saldo fors omlaag brengen. Dat is belangrijk aangezien de chemische industrie aardgas en van olie afgeleide producten niet alleen gebruikt voor zijn energievoorziening (40%), maar vooral ook als grondstof (60%) voor producten.

Biomassa geschikt maken als grondstof voor chemische industrie

Den Uil geeft een voorbeeld. “Hout bestaat bijvoorbeeld voor de helft uit cellulose, voor een kwart uit hemicellulose en voor een kwart uit lignine. Duizend kilogram hout levert ongeveer 250 kilogram ethanol op. Bij een prijs van 400 euro per ton levert dat 100 euro op. Als je erin slaagt om uit de lignine nog 80 kg chemicaliën te halen, bijvoorbeeld fenolen die ruwweg 1 euro per kg opbrengen, dan is de totale opbrengst 180 euro, ofwel 80% hoger. Dan is de omzetting dus veel rendabeler”, zegt Den Uil.

Op één na meest voorkomende biopolymeer op aarde
ECN-onderzoeker Paul de Wild, die samen met Den Uil onderzoek doet naar de omzetting van biomassa: “Cellulose en hemicellulose zet je met behulp van enzymen om in suikers en die laat je weer gistend veranderen in ethanol, ofwel alcohol. Lignine is veel lastiger om te zetten in waardevolle chemicaliën. Je hoort daarom vaak zeggen dat je er van alles van kunt maken, behalve geld.
Voor de ECN-onderzoekers is dit echter geen reden om lignine links te laten liggen. “Lignine is opgebouwd uit een verknoopt netwerk van fenolachtige ringverbindingen en is na cellulose het meest voorkomende biopolymeer op aarde. Het geeft boomstammen hun stevigheid en laat zich niet zo gemakkelijk verstoren of afbreken. Logisch, want boomstammen moeten bestand zijn tegen vocht, insecten, schimmels en bacteriën om jaren mee te kunnen’, aldus De Wild. Toch menen hij en Den Uil munt te kunnen slaan uit lignine

Zoeken naar een economisch proces
Den Uil: “Wij geloven niet dat verbranding de enige optie is. Ons doel is om uit lignines nuttige stoffen te halen en daarmee aan te tonen dat je er wel degelijk geld mee kunt verdienen. Als dit lukt, kunnen we nog meer waarde uit biomassa halen en zo de inzet van biomassa helpen versnellen. Andere teams in de wereld hebben al bewezen dat je lignine kunt omzetten in verschillende stoffen. Wij zoeken vooral naar een economisch proces waarmee je van lignine producten maakt die concurreren met die van fossiele grondstoffen. ECN zet daarbij in op pyrolyse, dat is de verhitting van biomassa zonder vrije zuurstof in een atmosfeer van pure stikstof of stoom.”
“Pyrolyse van lignine moet je wel op een slimme manier doen, want voordat je het weet krijg je een soort gesmolten plastic dat overal aan blijft plakken en alles verstopt”, vervolgt De Wild. Hij zou graag meer willen vertellen over het nieuwe proces om van lignine zogenoemde pyrolytische lignine-olie te maken, maar ECN is net bezig om voor deze vinding een octrooiaanvraag op te stellen.

Vaniline uit biomassa
De pyrolyse van lignine produceert onder andere een mengsel van fenolverbindingen. “Hiermee kun je de fenolen op basis van fossiele grondstoffen in harsen één op één vervangen”, zegt De Wild. “Ook bevat lignine-olie geur- en smaakstoffen, die wel 5 tot 10 euro per kg opbrengen. Het zijn dezelfde stoffen die bij een barbecue uit de houtskool ontsnappen en vlees en vis zo’n bijzondere smaak geven. Verder kun je denken aan de fenol-verbinding vaniline, die fabrikanten gebruiken om hun producten een vanillesmaak te geven. Fenolen zijn ook verantwoordelijk voor de smaak van nootmuskaat en ga zo maar door.”
In theorie kunnen de aromatische verbindingen uit lignine ook een grondstof voor kunststoffen zoals polyesters zijn, maar Den Uil verwacht niet dat dit op de korte termijn een optie is. “Voor het maken van kunststoffen heb je hoog zuivere verbindingen nodig. We willen beginnen met eenvoudige producten te maken die geld opleveren. Daarna zetten we weer een stap verder.”

Overige onderzoek
ECN beschikt over proefinstallaties om biomassa om te zetten in verschillende fracties, waaronder suikers en lignine. Daarnaast ontwikkelt ECN technologie om deze fracties naar transportbandstoffen en chemicaliën om te zetten. De R&D wordt in nauwe samenwerking met industrie in nationale en internationale onderzoeksprojecten uitgevoerd.

Contact
Herman den Uijl
ECN Biomassa, Kolen & Milieuonderzoek
Tel.: 022 456 4106
E-mail: Herman den Uil  

Tekst: Erik te Roller

Info
Surf naar chemicaliën uit biomassa als u daar meer over wilt weten.

Dit ECN-Nieuwsbrief-artikel mag zonder toestemming worden gebruikt voor publicatie, mits verwezen wordt naar de bron: www.ecn.nl/nl/nieuws/newsletter-nl/