Groene bedrijven, producten en processen

Het gonst in de wereld van de groene bedrijven. ‘Groen’ en ‘bedrijf’ blijken een succescombinatie. Congressen over duurzame bedrijven, duurzaam bouwen, industriële biotechnologie, bioraffinage etc. trekken jaar in jaar uit meer

bezoekers. Bij banken zijn de groenfondsen zeer succesvol. Rijke gepensioneerden (en daar komen er steeds meer van) zijn actief op zoek naar groene startende bedrijven, zodat ze met hun geld wat goeds kunnen doen. En in Nederland komen steeds meer van die groene starters want veel studenten beginnen een eigen bedrijf op basis van hun studentenonderzoek, vooral in duurzame technologie. Mogelijk gemaakt door de grote stappen die de wetenschap zet. De groei van het aantal groene kleine bedrijven inspireert de regio’s weer om die mensen te helpen. Zodat ‘groene groei’ nu in allerlei gedaantes centraal staat in regionale

ontwikkelingsplannen. Tien jaar geleden konden we nog alle toepassingen van biomassa voor non-food producten op een rij zetten. Nu hebben we alleen al een aparte catalogus voor duurzame bouwmaterialen uit planten:

http://www.groenkennisnet.nl/Pages/Catalogus.

Bij de groene groei staat de toenadering tussen landbouw en chemie centraal. We gaan daar nu een hele reeks voorbeelden van geven. Uitgaande van de landbouwproducten laten we zien hoe die steeds meer verweven raken met materialen en chemische producten. Zie de figuur.

De natuurproducten staan in groen. De eenvoudige materialen, zoals polyethyleen (PE) en polypropeen (PP), opgebouwd uit koolstof en waterstof, horen tot de wereld van de petrochemie. Net als PET. PEF – een mogelijke vervanger van PET – kan zowel worden gemaakt uit aardolie als uit biomassa. Net als polyamides (nylons) en PLA. Naar rechts wordt de moleculaire ingewikkeldheid groter, en daarmee neemt de rol van biomassa toe. Sommige vormen zijn langgerekt, wat aangeeft dat producten binnen deze groep nog sterk onderling kunnen verschillen in waarde en complexiteit.

Plantaardige oliën. Biodiesel is tegenwoordig de meest geproduceerde stof uit plantaardige oliën. Voor de chemie is biodiesel niet zo interessant: het wordt eenvoudig verbrand in een dieselmotor. Veel interessanter voor de chemische industrie is het nevenproduct (vroeger zouden we zeggen: afvalproduct) glycerol, dat in enorme hoeveelheden vrij komt. Dit heeft geleid tot een ware vloedgolf aan onderzoek naar zinvolle toepassingen. Het eerste bedrijf dat een nuttige

toepassing vond voor deze vloedgolf van glycerol was BioMCN in Delfzijl. Zij maakten er methanol uit en ze waren meteen de grootste producent van biomethanol ter wereld. (Methanol wordt overigens in nog veel grotere hoeveelheden gemaakt uit aardgas). Eén van de grootste toepassingen van methanol is het loodvrije antiklopmiddel MTBE in benzine. Vervanging van de methanol daarin door glycerol geeft ons GTBE, een nog veel beter antiklopmiddel en nu voor de helft groen. Toegevoegd aan diesel zorgt dit voor een fikse

vermindering van de uitstoot van roet. De grondstoffen voor GTBE zijn glycerol en butanol; ook deze laatste stof kunnen we heel goed maken uit biomassa. De rubberindustrie, die veel butanol gebruikt (een alcohol met vier koolstofatomen),

is één van de drijvende krachten voor het maken van deze stof uit groene grondstoffen. Niet zozeer vanuit groene en duurzame gedachten, maar doordat schaliegas – waar geen C4-moleculen in zitten – hun bestaande grondstoffen te duur heeft gemaakt.

Een geheel nieuw materiaal op basis van glycerol is ontwikkeld aan de Universiteit van Amsterdam. Het betreft glycix, tot nu toe de enige harde plastic die zowel biologisch van oorsprong als biologisch afbreekbaar is. Alle harde plastic voorwerpen binnenshuis kunnen uit deze kunststof worden gemaakt: behuizingen van computers en telefoons, isolatieschuim, schalen, tafels, lampen…. Dit is een grote stap voorwaarts in het bestrijden van de groeiende berg plastic afval en de plastic soep in de oceanen. Maar kijk uit in de buitenlucht: de plastic lost na verloop van tijd op in water. Onderzoekers ontdekten glycix bij toeval, zo vertellen zij. Ze waren op zoek naar een biobrandstof en ontwikkelden een bioplastic. ‘Iets wat je maar eens in je leven overkomt.’ De basisingrediënten van hun kunststof zijn glycerol en citroenzuur , twee ruim voorradige groene grondstoffen. Het gaat dus om een polyester. De industrie heeft veel belangstelling. Verwerking van glycix is low-tech. Spuitgieten gaat eenvoudig. De stof hecht zich goed aan andere

materialen en kan dus worden gebruikt in combinatie met roestvrij staal, glas etc. Meubels gemaakt van glycix hebben extra bescherming nodig; tafels van glycix moeten bijvoorbeeld worden bedekt met een glasplaat, om te voorkomen dat het kopje koffie dat omvalt de tafel aantast. Biologisch afbreekbare plastics waren tot nu toe alleen thermoplastische kunststoffen. Harde plastics leidden daarom per definitie tot een afvalprobleem, of ze nu werden weggegooid of eindigden op een stortplaats. De nieuwe plastic verdwijnt vanzelf in de natuur, alles wordt

afgebroken tot plantaardige materialen. Deze plastic zal de wereld veranderen. Overigens is het biodiesel/koolzaad verhaal een mooi voorbeeld van hoe landbouw en chemie elkaar kunnen versterken. Een hectare koolzaad kan ruim 1.600 liter biodiesel leveren. Verhalen dat we daarmee de grond uitputten en de voedselketen geweld aan doen zijn fabeltjes. De 1.600 liter biodiesel vormen nog geen 10% van 17 ton droge stof die we oogsten van een hectare koolzaad. De helft daarvan blijft als wortels en stengels achter op het land. Dat is een uitstekende bodemverbeteraar en voedingsbron voor het volgende gewas op de akker, bijvoorbeeld maïs dat daarmee tot 30% meer opbrengst geeft. Een kwart van de oogst wordt als stro gebruikt en komt daarna ook weer als bodembemesting terug. Het resterende kwart bestaat uit koolzaadkorrels waaruit we olie persen. De achterblijvende koek, zo’n 3 ton, is uitstekend eiwitrijk veevoer. Als we slechts 2,5% van de Europese landbouwgrond op deze manier benutten, hebben we meer dan voldoende eiwitrijk krachtvoer voor onze veestapel om de import van soja uit Zuid Amerika stop te zetten. De hoeveelheid biodiesel die we daarbij maken is

ruim genoeg voor al het transport rond de boerderij. SOS, Solar Oil Systems in Friesland, en Wageningen UR weten er alles van.

Plantaardige oliën bestaan uit glycerol en vetzuren (de meeste daarvan onverzadigd). Deze vetzuren zijn vanuit industrieel oogpunt nog interessanter dan glycerol. De vetzuren van sommige oliën (vooral de oneetbare, giftige oliën) zijn van belang voor verwerking in coatings, verven en inkten en in polyurethanen (PUR). Een veel gebruikte olie is ricinus- of castorolie, gewonnen uit de

ricinusplant. Uit de vetzuren van deze olie kunnen allerlei nuttige stoffen worden gemaakt voor gebruik in verven en coatings. Ook bij de productie van alkydharsen (al bijna een eeuw gemaakt) vormen plantaardige oliën een belangrijke grondstof. Veel verfindustrieën, waaronder AkzoNobel, de grootste verffabrikant ter wereld, proberen het aandeel groene grondstoffen zoveel mogelijk te vergroten. De Nederlandse vereniging van fabrikanten voor verf en drukinkt denkt in 2030 de helft van alle verven op basis van groene grondstoffen te maken.

Een geheel ander gebruik van plantaardige vetten is bij het maken van de bioplastics met de verzamelnaam PHA’s (polyhydroxyalkanoaten). Deze plastics worden direct gemaakt door bacteriën, het zijn eigenlijk stoffen waarin ze hun energie opslaan. De Marsfabriek in Veghel behandelt nu het afvalwater (waarin veel vetzuren voorkomen) met zulke bacteriën. Uit afvalwater ontstaat dus direct bioplastic. PHA’s zijn bijzondere plastics omdat ze niet alleen in de natuur, maar ook in het lichaam biologisch afbreekbaar zijn. Daarom worden ze steeds meer gebruikt in de chirurgie. Je kunt er bijvoorbeeld kunsthuid van maken; deze vormt een tijdje een beschermende laag rond een aangetaste huid; en na verloop van tijd breekt het lichaam de bioplastic af en vervangt deze door echte huidcellen. Net als kunstbot, ook al zo’n fantastische vinding. Bij een botbreuk kan men het bot aan elkaar zetten met een soort PHA. Na verloop herstelt het bot zich vanzelf, en PHA wordt opgenomen in het lichaam. Dat scheelt een tweede operatie: tot nu toe zette men een titaniumstaaf in, en deze moest na genezing met een nieuwe operatie weer uit het bot worden verwijderd; met PHA is dat dus niet meer nodig.

Suikers, zetmeel en cellulose. Cellulose, de stof die samen met lignine de vezels vormt in hout, is de meest voorkomende plantaardige stof. Suikers en zetmeel zijn de meest gebruikte industriële groene grondstoffen. Suikers, zetmeel en cellulose lijken sterk op elkaar. Cellulose en zetmeel bestaan uit ketens van glucose, een eenvoudig suikermolecuul. In cellulose zijn de glucosemoleculen op een andere manier aan elkaar verbonden dan in zetmeel, waardoor een stof met geheel andere eigenschappen ontstaat. Onze kristalsuiker is een verbinding van glucose met fructose, een ander eenvoudig suikermolecuul.

Suikers en zetmeel vormen een rijke bron van grondstoffen voor de industrie. Ze zijn de grondstof voor de oudste biotechnologische bewerking die de