In 2030 moet 30 % van de op aardolie gebaseerde chemicaliën en materialen vervangen zijn door biogebaseerde. DSM-chief technology officer Marcel Wubbolts ontvouwt zijn visie.

‘In Europa beschikken we over grote hoeveelheden onderbenutte biomassa’, stelt dr. Marcel Wubbolts, chief technology officer van chemieconcern DSM. ‘Oogstresten uit de landbouw, organisch afval uit huishoudens en reststromen uit de papier- en voedingsmiddelenindustrie zijn potentiële grondstoffen voor chemicaliën, materialen en brandstoffen. Maar daarvoor heb je niet alleen nieuwe technologie nodig, je moet ook nieuwe waardeketens ontwikkelen. Sectoren die van oudsher weinig met elkaar te maken hebben, zoals chemie, farmacie, landbouw en energie, moeten elkaar kunnen vinden. Daarom hebben we twee jaar geleden het Biobased Industry Consortium (BIC) opgericht, een EU-breed samenwerkingsverband van zeventig bedrijven en brancheverenigingen en negentig kennisinstellingen.’

Begin juli heeft het BIC, waarvan Wubbolts voorzitter is, een overeenkomst getekend met de Europese Unie voor het Biobased Industries PPP (BBI), een publiekprivaat partnerschap in het kader van het Europese onderzoek- en innovatieprogramma Horizon 2020. De bedoeling is om de komende 6 jaar 3,7 miljard euro te investeren in het ontwikkelen van biobased bedrijvigheid op basis van biologische grondstoffen die in Europa worden geproduceerd. Een derde van het budget bestaat uit publiek geld, tweederde wordt opgebracht door private partijen. Daarnaast is de hoop ook andere private en publieke fondsen aan te trekken.

‘Het initiatief komt geen moment te vroeg’, meent Wubbolts. ‘De Verenigde Staten hebben vele miljarden uitgetrokken, omdat ze de biobased economie zien als een belangrijke motor voor innovatie en economische groei. Brazilië, dat al dertig of veertig jaar bio-ethanol produceert uit suikerriet, heeft de ambitie om de nummer één in de wereld te worden. En in Azië investeert China vele miljarden in biotechnologie. Europa dreigde het verloren continent te worden – niet omdat er geen initiatieven zijn, want die zijn er genoeg, maar omdat ze te versnipperd waren.’
 
De ambitie van het Biobased Industries PPP is om in 2030 ten minste 30 % van de op aardolie gebaseerde chemicaliën en materialen vervangen te hebben door biogebaseerde. Dat lijkt Wubbolts tamelijk ambitieus. ‘De VNCI, de vereniging van de Nederlandse chemische industrie, heeft ooit 15 % als doelstelling geformuleerd. Dat lijkt me een stuk reëler, maar daar moeten we mijns inziens wel boven zien te komen. Aan de andere kant, de petrochemie heeft er ruwweg honderd jaar over gedaan om zo efficiënt te worden als ze nu is. Met de raffinage van biomassa staan we nog aan het begin van de leercurve. Dat haal je niet in vijftien jaar in. Ik denk dan ook dat bulkchemicaliën als ethyleen en propyleen voorlopig nog wel uit aardolie en aardgas zullen worden gemaakt.’



Wubbolts ziet in de aanloopfase meer perspectief in producten die in kleinere volumes worden gemaakt en een hogere toegevoegde waarde hebben. Als voorbeeld noemt hij barnsteenzuur, dat DSM in joint venture met het Franse Roquette Freres op industriële schaal in Italië produceert. Roquette Freres levert de grondstof, zetmeel uit maïs, en DSM de technologie. Via metabolic pathway engineering is de stofwisseling van een gistcel zodanig aangepast dat deze op basis van zetmeel barnsteenzuur kan ophopen en uitscheiden. ‘Barnsteenzuur is een bouwsteen voor verschillende toepassingen, variërend van ingrediënt in cosmetica en voedingsmiddelen tot plastic. Je kunt er bijvoorbeeld PBS van maken, polybutyleensuccinaat, een kunststof die niet alleen biobased is, maar ook biodegradable. Zulke eigenschappen zijn interessant voor bijvoorbeeld verpakkingen of voor landbouwplastic. Omdat het afbreekt tot CO2 en water, kun je het gewoon in de bodem laten zitten.’

Andere biobased producten van DSM zijn Ecopaxx, een polyamide (nylon) op basis van wonderolie (ricinus), Arnitel Eco, een copolyester (rubber) op basis van raapzaadolie, en Palapreg Eco, een polyesterhars op basis van suiker. Anders dan barnsteenzuur zijn deze producten nog niet 100 % biobased; ze bevatten ook nog componenten op basis van aardolie of aardgas. EcoPaXX is bestand tegen hoge temperaturen en wordt onder meer gebruikt voor de afdekplaat van de motor van Mercedes Benz. Bijkomend voordeel is dat zo’n plaat lichter is dan bijvoorbeeld staal. ‘Dubbele winst: je bespaart brandstof en je bespaart ook de energie die nodig is om staal te maken of te recyclen.’

Arnitel Eco is onder meer te gebruiken voor 3D-printen, terwijl Palapreg Eco in combinatie met glas- of koolstofvezel geschikt is voor de wieken van windturbines en andere hoogwaardige toepassingen. ‘Dat materiaal is bijvoorbeeld gebruikt voor de Velox-2, een mensaangedreven voertuig waarmee een team van de TU Delft in 2012 de World Human Powered Speed Challenge heeft gewonnen.’
 
De bovengenoemde biobased chemicaliën en materialen zijn, afgezien van EcoPaXX, gemaakt van zetmeel, spijsolie of suiker, en concurreren dus met voedsel. Volgens Wubbolts is dat tijdelijk. ‘We gebruiken nu nog zetmeel en suiker, maar op den duur zullen we in veel gevallen omschakelen naar de tweede generatie biomassa. Daar zijn we ook druk mee bezig. Een paar weken geleden hebben we, samen met het Amerikaanse bedrijf POET, een fabriek geopend in de Verenigde Staten waar we op industriële schaal plantenresten omzetten in suikers en vervolgens in bio-ethanol. Vooralsnog wordt die gebruikt als brandstof, maar dat is een eerste stap. In principe kun je daar ook biobased chemicaliën van maken.’

De vraag is of je dan niet indirect concurreert met voedsel. Normaliter worden oogstresten immers achtergelaten op het land om de bodemvruchtbaarheid op peil te houden of ze worden aangewend als veevoer. ‘We laten het overgrote deel van de oogstresten achter op het land, maar dan nog is er meer dan voldoende over voor onze fabriek. Het gebruik als veevoer is in het Amerikaanse Midwest niet aan de orde. In situaties waar dat wel het geval is, zoals bijvoorbeeld bij bietenblad, kun je oogstresten ook raffineren. De cellulose is dan te gebruiken als grondstof voor chemicaliën en de overblijvende eiwitten en vetten als krachtvoer voor koeien. Dat bedoel ik als ik zeg dat we biomassa net zo slim en efficiënt moeten gebruiken als de petrochemie aardolie gebruikt. Het uitgangspunt daarbij is cascadering: je begint met hoogwaardige producten als zetmeel voor voeding of plantaardige stoffen die je als medicijn kunt gebruiken, en je eindigt met een restproduct dat je kunt vergisten of verbranden. Op die manier voorkom je dat de productie van grondstoffen voor chemicaliën en materialen de productie van voedsel verdringt.’



De overgang naar een biobased economie wordt ingegeven door de noodzaak om het gebruik van schaarse fossiele grondstoffen te beperken en de uitstoot van CO2 terug te dringen. De opkomst van schaliegas lijkt echter een game changer die ertoe kan leiden dat de schaarste aan olie en gas wordt uitgesteld en de prijs van fossiele grondstoffen de komende jaren daalt in plaats van stijgt. ‘Van die ontwikkeling word ik niet enthousiast’, zegt Wubbolts, ‘want ook al is het beter dan steenkool, je bent wel bezig met het uitstoten van steeds meer CO2. Daarom is het ook zo belangrijk dat we de handen ineenslaan en proberen om de beste technologie te ontwikkelen, zodat biomassa kan concurreren met aardolie en aardgas als grondstof voor chemicaliën, materialen en brandstof zonder de productie van voedsel in gevaar te brengen. Een dubbele uitdaging.’