PET fles vs. PEF fles
Studie naar de ecologische en economische impact van de productie van twee verschillende soorten wegwerpflessen
Bèta Gamma Thema III - deel 2 Lieke Mulder & Moniek Tromp
Woorden: 5792
Abstract
Er is een steeds grotere focus op duurzaamheid, zowel economisch als ecologisch. Er is een grote groei in de vraag naar plastic verpakkingen. Het bedrijf Avantium is bezig met de ontwikkeling van het nieuwe materiaal PEF plastic, wat uiteindelijk zal moeten concurreren met PET plastic. Avantium beloofd een grote afname in NREU en GHG emissie. Maar dit proces kost veel geld, daarom zal dit onderzoek de vraag beantwoorden: ‘’Weegt de verandering in economische impact op tegen de verandering in ecologische impact bij de vervanging van de PET fles door de biobased PEF fles in Nederland?’’. Met het vooruitzicht op de enorme groei van vraag naar plastic verpakkingen in combinatie met het feit dat, doordat PEF plastic qua eigenschappen vergelijkbaar is met glas, de schaalvergroting van productie van PEF plastic zal gaan plaatsvinden weegt de verandering in
economische impact wel op tegen de verandering in ecologische impact bij de vervanging van de PET fles door de ‘biobased’ PEF fles in Nederland.
Ignis Trollmann, Life Science &Technology, 10011501 Lily Waller, Economie, 10329765
Inhoudsopgave
1. Inleiding 3 2. Theoretisch kader 4 3. Methode 7 a. LCA methode 8 4. Resultaten 11 a. Reactieschema’s PEF 11 b. Berekeningen PEF 14 c. Consumentenvraag 15d. Marktwaarden PET en PEF 16
e. Eigenschappen 17 f. Hoeveelheden Nederland 17 5. Conclusie 18 6. Discussie 19 7. Glossary 21 8. Literatuur 22
Inleiding
Figuur 1: Amerikaanse klimaatinstituut NOAA. ©KNMI
Zoals te zien in figuur 1 is de jaarlijkse uitstoot CO2 de afgelopen 55 jaar ongeveer verdrievoudigd. Om deze groei te remmen is er is een groeiende vraag naar ‘biobased’ productie in plaats van een chemische omzetting vanuit fossiele grondstoffen (Werpy & Petersen, 2004). Bij ‘biobased’ productie wordt het gewenste product omgezet vanuit biomassa, zonder de vervuilende effecten van een
petrochemische omzetting.
De komende tien jaar wordt er een groei van vijf procent per jaar verwacht van plastic (packaging: market and challenges in 2016, 2016). Hierdoor is het van groot belang dat de CO2-uitstoot in het productieproces van plastic gereduceerd wordt (Sheldon, 2014). De groei van plastic is onder andere te danken aan de consumptiegroei van plastic wegwerpflessen, voornamelijk in Europa en de US (Gleick & Cooley, 2009). Volgens dit onderzoek is Polyethyleentereftalaat (PET) het meest gangbare materiaal voor plastic flessen.
Avantium voor het ontwikkelen van Polyethyleenfuranoaat (PEF plastic) (Stahl & Alsters, 2016). Avantium is bezig met de vervanging van het fossiele brandstof gebaseerde PET voor het op biomassa gebaseerde PEF. Voor de productie van PEF wordt nul procent fossiele grondstoffen gebruikt
(Avantium, 2016). Volgens Eerhart, Faaij & Patel (2012) zou, met een wereldwijde markt van 15 miljoen Mt (metric tonnes) PET flessen, de complete vervanging van PET voor PEF zorgen voor een afname tussen 43 procent en 51 procent van non-renewable energy use (NREU) en een afname tussen 46 procent en 54 procent van broeikasgassen. Volgens dit onderzoek zijn deze procentuele
veranderingen groter dan bij vervanging van PET voor andere ‘biobased’ plastic, wat PEF relevant maakt om te onderzoeken. Avantium maakt tot op heden gebruik van zetmeel uit eerste generatie biobrandstoffen. Het nadeel van eerste generatie biobrandstoffen is dat het in competitie is met de voedselmarkt. Daarom is het gebruiken van tweede generatie biobrandstoffen zoals bio-afval de grootste uitdaging voor duurzame bioplastics (Sheldon, 2014). Door tweede generatie PEF te gebruiken zal deze productie niet in competitie zijn met de voedselproductie.
Daarom zal dit onderzoek zich gaan richten op de onderzoeksvraag:
‘’Weegt het economische nadeel op tegen het ecologische voordeel, bij de vervanging van de PET fles door de tweede generatie ‘biobased’ PEF fles in Nederland?’’
Dit soort vragen staan in groot daglicht en behoeven een interdisciplinaire kijk (Khan, 2014). In dit onderzoek zullen aardwetenschappen, life science & technology en economie een poging doen tot het beantwoorden van de onderzoeksvraag. Hierbij zal er vanuit aardwetenschappen en life science & technology gekeken worden naar het fabrieksproductieproces, alsmede de uitstoot over de gehele route van grondstof tot afbraak van het eindproduct. De economie zal zich bezighouden met de consumentenvraag naar plastic en de trends rondom het gebruik van materialen.
De analyse die een Life Cycle Analysis maakt is puur gefocust op de milieuaspecten van het productieproces, maar laat economische parameters en mechanismen buiten beschouwing (RIVM, 2017). Daarom geeft dit onderzoek een bredere en realistischere analyse omtrent de kansen van de tweede generatie PEF voor het gebruik van plastic flessen.
De economie zal kijken naar wat het marktaandeel van plastic op dit moment is en wat de verwachtingen zijn omtrent de groei. Vervolgens zal er gekeken worden welke productie schaal van PEF nodig is om het marktwaardig te maken ten opzichte van PET. Ten slotte zullen de
karaktereigenschappen van PEF vergeleken worden met die van PET. De aardwetenschappen en Life, Science &Technology zullen zich bezighouden met het productieproces van PET, eerste generatie PEF en tweede generatie PEF. Daarna zal er gekeken worden naar wat de NREU is van deze drie
productieprocessen volgens de Life Cycle Analysis.
fossiele brandstoffen gebaseerde PET flessen. De term ‘biobased’ houdt in dat de grondstoffen van de producten direct of indirect van natuurlijke oorsprong zijn. Alle fossiele grondstoffen vallen hier dus buiten (WUR, 2014). Biobased zegt alleen iets over de vervaardiging van een product, het hoeft dus niet zo te zijn dat een product dan ook per se bioafbreekbaar is. De afbraak van het product kan dus net zo ‘slecht’ zijn als zijn petrochemische (uit fossiele grondstoffen) tegenhanger (WUR, 2014). In figuur 1 is de route van biomassa tot functionele stof weergegeven.
Figuur 1. De route van het omzetten van biomassa tot functioneel product; in ons onderzoek van biomassa uit houtsnippers tot het functionele product de PEF fles (Gallezot, 2012).
De algemene opvatting is dat ‘biobased’ processen minder CO2-emissie hebben dan industriële processen die veelal gebaseerd zijn op fossiele brandstoffen (Anastas & Warner, 1998). Echter zijn ‘biobased’ processen vaak lastiger op te schalen dan puur petrochemische processen, vanwege de kwetsbaarheid van de benodigde micro-organismen of enzymen (Werpy & Petersen, 2004). Zo zijn ‘biobased’ producten in de praktijk vaak duurder dan zijn goedkopere petrochemische variant (de Jong et. al., 2012).
Deze algemene opvatting blijkt niet altijd op te gaan. Een ‘biobased’ proces kan wel degelijk vervuilender zijn dan zijn petrochemische tegenhanger (Lammes et. al., 2011). Dit komt doordat petrochemisch processen efficiënter zijn vanwege hun grootschaligheid en er al veel optimalisatie studies voor zijn gedaan (Alvarez et al, 2012). Het is daarom van belang dat in dit onderzoek duidelijk is waar precies naar gekeken wordt en om uit te zoeken of dit ook voor PEF opgaat.
Vanuit ecologisch oogpunt is duurzaamheid gedefinieerd als: ‘Environmental sustainability is reached by meeting the resource and services needs of current and future generations without
compromising the health of the ecosystems that provide them’ (Morelli, 2013).
Hierbij zal in dit onderzoek gekeken worden naar NREU. Dit is de non renewable energy use. Energie bronnen zijn non renewable als ze niet aangevuld kunnen worden binnen een korte periode. Dit geldt dus voor alle fossiele grondstoffen. Een hoge NREU heeft dus veel CO2 uitstoot en is daarom minder gewenst (EIA, 2015).
Tevens is de economische waarde van beide processen van belang of een ‘biobased’ proces überhaupt een reëel alternatief kan bieden voor het huidige petrochemische product. Naast de
economische marktwaarden te vergelijken van de twee processen, zal de economie zich ook toespitsen op de economische voordelen van het PEF materiaal. Stel een ‘biobased’ proces is duurzamer maar duurder, dan kan bepaald worden of die extra kosten voor de ‘biobased’ plastic fles het economisch waard is gezien de minder uitstoot die het heeft.
In dit onderzoek is gekozen om economische duurzaamheid te definiëren als ‘ontwikkelingen die, op lange termijn, een bedreiging vormen voor de inkomensvorming en daarmee de consumptie’ (Veeneklaas, Eck & Harms, 1994). Dit wilt zeggen dat consumptie het einddoel is van alle economische bedrijvigheid. Er gaat gekeken worden of de kosten opwegen tegen de baten. In dit onderzoek is gekozen voor een nationaal-economische invalshoek. Deze invalshoek wordt gebruikt bij projecten waar een afweging bestaat tussen het ene project (PEF) en het andere project (PET)
(Veeneklaas, Eck & Harms, 1994).
Het specifieke biobased productieproces van maïs en houtsnippers biomassa naar PEF zal in kaart gebracht worden tijdens dit onderzoek. Maïs is een 1e generatie biomassa terwijl houtsnippers 2e generatie biomassa is. De generaties geven groepen biomassa aan, waarbij de groepen ongeveer dezelfde karakteristieken hebben. Eerste generatie biomassa wordt vervaardigd uit de eetbare delen van planten. Tweede generatie biomassa daarentegen is afval van landbouw of houtverwerking en delen van de plant die niet als voedsel gebruikt kunnen worden (Williams et al., 2007)
Dit onderzoek zal gebruik maken van een life cycle analysis (LCA). Dit betekent een
kwantitatieve compilatie en evaluatie van de inputs, outputs en de mogelijke milieu impact van een product system gedurende de hele levenscyclus van een product. LCA is een methode om de milieuschade van producten in alle fasen van hun levenscyclus te analyseren. Van de extractie van grondstoffen tot aan de productie van materialen en de recycling (RIVM, 2017).
Methode Methode
Dit onderzoek wordt gedaan op basis van een interview met een expert en literatuuronderzoek. In eerste instantie is er een interview afgenomen met Gert-Jan Gruter, CTO van Avantium. Bij Avantium wordt onderzoek gedaan naar PEF. Dr. Gruter is benaderd om erachter te komen wat het meest
voren gekomen:
● Op dit moment is Avantium bezig met eerste generatie PEF. Op lange termijn is het niet mogelijk om dit te blijven gebruiken, omdat dit competeert met de voedselindustrie. Daarom is het interessant om te kijken naar tweede generatie PEF. Momenteel doen zij onderzoek met maïs.
● De huidige prijs van PEF is meer dan die van PET. Bedrijven gaan hierdoor niet zomaar overstappen. Het is belangrijk om te kijken naar de eigenschappen van PET ten opzichte van PEF. Als de eigenschappen van PEF beter zijn, dan hebben bedrijven er meer geld voor over. Daarom is het economisch gezien relevant om te kijken naar de eigenschappen van PEF.
Na het interview zal het literatuuronderzoek plaatsvinden. Hierbij zal tevens een Life Cycle Analysis (LCA) gemaakt worden. Deze zal gemaakt worden van eerste generatie PEF en tweede generatie PEF. Waarna beide vergeleken worden met de al bestaande LCA van PET. Hierin zal de Non-renewable-energy-use (NREU) kwantitatief bepaald worden voor PET, PEF eerste generatie en PEF tweede generatie.
Voor het productieproces zijn stappen gevolgd zoals de gangbare industrie deze hanteert voor PET en hoe het bedrijf Avantium deze hanteert voor eerste generatie PEF (Eerhart et al., 2012). Het
productieproces voor PEF uit tweede generatie biomassa afval bestaat echter nog niet, daarom zal in de literatuur specifiek gezocht worden naar methoden om tweede generatie biomassa afval uit houtsnippers om te zetten naar PEF. Van dit gehele proces is vervolgens de NREU in GJ/ton PEF bepaald voor zowel houtsnippers als maïs als grondstoffen en tevens vergeleken met GJ/ton PET.
LCA Methode
Een Life Cycle Analysis weergeeft de milieu impact van alle inputs en outputs van de beschreven cyclus van een product of stof. Een standaard LCA bestaat uit vier fasen: (1) ‘goal and scope’ definieren, (2) ‘Life Cycle inventory analysis’, (3) ‘Life Cycle impacts assessment’ en (4) het interpreteren van de resultaten (Garfi et al., 2016).
De methode zal toegepast worden om een zogeheten cradle-to-gate life cycle te bepalen. Hierdoor zal er gekeken worden naar het productieproces vanaf de ingangsstoffen tot het uiteindelijke product. In het onderzoek wordt dus het gebruik en de recycling van PEF en PET buiten beschouwing gelaten. Volgens Avantium zou PEF momenteel nog in hetzelfde verwerkingsproces als PET gaan, waardoor de recycle procedures dezelfde vervuiling winst zullen opleveren voor PET en PEF plastic flessen (De jong et al, 2012). Daarnaast is weinig data bekend over het gebruik en recycling voor PEF aangezien dit een nieuw materiaal is (Shen et al, 2012).
gebaseerd PEF. Deze zullen daarna vergeleken worden met in de literatuur gevonden PET. Voor zowel maïs als de houtsnippers is in deze LCA het ‘cradle’ moment als zij als rouwe grondstof de fabriek betreden. De LCA is dus vanaf het eerste proces in de fabriek tot het moment dat de PEF fles volledig gefabriceerd is.
De functionele eenheid zal voor beide 1 ton zijn. Vanuit milieu en ecologisch opzicht is hierbij van belang om te kijken naar de eventuele schade die deze stappen van beide flessen teweegbrengen. Dit zal in kaart worden gebracht bij de impact beoordeling. Omdat er hierbinnen verschillende categorieën bestaan zal er gekeken worden naar NREU, deze correleert met GHG-emmissies en is een teken van vervuiling. Van het gehele proces wordt dus de NREU in GJ/ton PEF bepaald voor zowel
houtsnippers als maïs als grondstoffen. Deze uitkomsten worden vergeleken met GJ/ton PET.
De productieroute van maïs naar PEF is reeds door Avantium op kleine schaal bedacht en deels gepubliceerd. Echter de productie van PEF vanuit houtsnippers is nog niet in literatuur bekend. In de literatuur is daarentegen wel veel het gebruik van houtsnippers tot de productie van Bio-ethanol te vinden (Von Sivers & Zacchi, 1995) (Zhu & Pan 2010) ( Galbe& Zacchi 2002). Er bestaan
zogenaamde platformen waarlangs biomassa tot ethanol omgezet kan worden (Holtzapple & Granda, 2009). Één van deze platformen is het zogenaamde Sugar Platform (Taylor et al., 2015). Bij het Sugar Platform vindt biochemische omzetting middels fermentatie plaats. Deze manier van omzetting is handig, omdat de eerste stap een omzetting van de biomassa tot een suiker is. Bij het proces van Avantium (Appendix I – 3e productiestap) gaan deze suikers een verder proces in, waarbij uiteindelijk PEF ontstaat.
Het Sugar Platform wordt dus op deze manier zo ingezet dat alleen de eerste stap, dus de omzetting naar suikers, gebruikt wordt. Hierna kunnen de suikers hetzelfde proces volgen als dat van Avantium.
Hieronder volgen de reactieschema’s van beide processen. De productieroute van eerste generatie biomassa maïs is gebaseerd op het proces van Avantium. De productieroute van tweede generatie biomassa van houtsnippers is gebaseerd op de eerste stap van het bovengenoemde Sugar Platform en op het productieproces van Avantium na stap 3 (Appendix I).Dit proces is te vinden onder het kopje: Algemeen. Zowel maïs als houtsnippers volgen dezelfde algemene route omschreven vanaf stap 3. Het verschil zit hem in de eerste drie stappen.
Economische analyse
Economisch gezien wordt er onderzocht of PEF een marktwaardig product is. Dit wordt gedaan door te kijken naar de totale Nederlandse consumptie van plastic wegwerpflessen. Hierbij wordt gekeken naar de consumptie voor binnenlands gebruik, omdat dit een beter beeld geeft over de situatie binnen Nederland. Bos, van den Oever & Meesters (2014) schrijven dat er in de productiecijfers en
jaar wordt hierbij meegenomen.
Er zal een vergelijking worden gemaakt hoeveel extra kosten er verbonden zijn bij de productie van een PEF fles ten opzichte van de PET fles. Het prijsverschil zal worden doorgerekend naar het flessenconsumptiegebruik in Nederland. Dit wordt gedaan door verpakkingsrapporten te analyseren. Hierbij zal ook gekeken worden naar de productieschaal die nodig is voor PEF om dit product competitief te maken met PET. Hierbij wordt eerder gedaan onderzoek van Avantium gebruikt. Uiteraard zijn de productiekosten van PEF op dit moment nog hoger dan die van PET. Hierdoor zal er ook gekeken moeten worden naar de verbeterde eigenschappen van PEF ten opzichte van PET en wat voor invloed dit heeft op het marktaandeel.
Nadat de ecologische en economische impact in samenwerking met de biotechnologie zijn vastgesteld is het tijd voor de ecologie en economie om zich over de trade-off te buigen tussen economische en ecologische impact. Dit wordt gedaan door te kijken of PEF inderdaad voor een significante NREU en CO2 vermindering zorgt zoals wordt beweerd. Dit wordt gecombineerd met de economische conclusie of PEF, los van de ecologische voordelen, een marktwaardig product is. Aanhankelijk van deze trade-off zal de eindconclusie worden geformuleerd of PEF een waardig materiaal is voor de vervanging van PET.
Theoretische Resultaten
Reactieschema’s PEF Algemeen
Oneetbare biomassa van planten bestaat voor het grootste deel uit lignocellulose, wat koolhydraten zijn. Hydrolytische omzetting van lignocellulose wordt gekatalyseerd door zuren bij verhoogde temperaturen, waarbij chlorides of sulfaten worden gevormd bij het neutraliseren van de zuren. Ook kan een enzymatische reactie de lignocellulose afbreken tot een mix van lignine, hemicellulose en cellulose (Sheldon, 2014). Eetbaar biomassa kan middels een enzymatische reactie gemakkelijk tot hemicellulose en cellulose worden omgezet (Eerhart et al. 2012).
Voor beide soorten biomassa kunnen de gevormde hemicellulose en cellulose hydrolytisch omgezet worden tot C5 en C6 monosaccharides, welke als bouwstenen dienen voor het proces dat het bedrijf Avantium uitvoert voor het produceren van PEF (Sheldon, 2014).1 De hexose C6 suiker (fructose) kan door een zuur gekatalyseerde reactie met alcohol worden omgezet tot een Alkoxymethyl-fyrfural (RMF), zoals methoxymethyl furfural (MMF). Vervolgens zet een gekatalyseerde oxidatie van RMF het om in furan-2,5-dicarboxylic acid (FDCA). FDCA kan samen met ethylene glycol (EG) reageren
tot de biobased polymeer PEF (Sheldon, 2014).
Dimethyl-FDCA wordt getransesterificeerd met ethylene glycol (EG) door een tin (IV) bevattende katalysator. Vervolgens kan de getransesterificeerde dmFDCA polymeriseren tot PEF en hierbij komt een methanol molecuul vrij dat verdampt. ‘Solid-State-Polymerization’ wordt gebruikt als laatste stap om het polymeer het gewenste molecuulgewicht te geven, deze methode wordt ook gebruikt bij PET (De jong et al., 2012). Zie figuur 2 voor de transesterificatie en polymerisatie stap.
Figuur 2. reactieproces van FCDA met EG tot PEF monomeer(stap ii) en vervolgens tot PEF polymeer(stap iii).
De gehele reactie route van tweede generatie lignocellulose bevattende biomassa tot PEF is weergeven in figuur 3. Avantium verkrijgt haar C5 en C6 suikers vanuit eerste generatie biomassa gewassen en zo de afbraak van lignocellulose niet nodig is. Het proces dat Avantium hanteert om van eerste generatie mais biomassa naar C5 en C6 suikers te komen zal nader aan bod komen en is tevens te vinden in Appendix I.
Figuur 3. Het proces van biomassa tot aan PEF. Waar Avantium C5 en C6 suikers niet verkrijgt vanuit lignocellulose bevattende tweede generatie biomassa maar vanuit eerste generatie maïs. (Eerhart et al., 2012)
1e Generatie PEF
Avantium gebruikt C6 suikers(fructose) als beginproducten rechtstreeks afkomstig van maïs- of graangewassen. Het bedrijf wil in de toekomst ook tweede generatie bioafval gebruiken. Echter, volgens Gert-Jan Gruter, bevat bioafval zoals plantenstengels of houtsnippers vaak lignocellulose wat energie-intensiever en lastigere processtap is (Appendix I). Dit zou de LCA negatief kunnen
beïnvloeden ten opzichte van eerste generatie biomassa als grondstof die Avantium nu gebruikt, waar deze lignocellulose afbraak stap niet nodig is.
Voor opstellen van de LCA voor Non-renewable energy use (NREU) wordt het proces wat Eerhart et al. (2012) beschrijven voor Avantium aangehouden zoals beschreven in figuur 4.
Figuur 4. Levenscyclus van maïs vanaf ‘Corn cultivation’ tot aan afvalverwerking ‘MSWI’ van PEF uit maïs, zoals uitgevoerd door Avantium (Eerhart et al., 2012).
Het productieproces van de eerste generatie voor maïs bestaat dus uit: Corn Cultivation, Corn Wet Milling en HFCS & Fructose Production. Hierna komt het omschreven algemene deel aan bod. In de resultaten zal bepaald worden wat de bijdrage van de eerste drie stappen aan het geheel van het productieproces is. Deze bijdrage wordt berekend in hoeveelheid NREU. De berekeningen in de resultaten zullen gebaseerd zijn op het onderzoek van Eerhart et al. (2012) en gecontroleerd worden op hoe zij op hun cijfers gekomen zijn.
Zodra deze NREU waarden voor maïs voorbewerking tot suikers berekend zijn kunnen deze waarden vergeleken worden met de NREU waardes van houtsnippers tot suikers. Deze NREU waardes zijn gebaseerd op de verschillende processen die nodig zijn om van houtsnippers tot fructose te komen. Dit productie proces staat hieronder uitgelegd.
2e Generatie PEF
schaarse hulpbronnen op. Bovendien kent het grote fysische en chemische verschillen met biomassa uit de eerste genereatie (Zhu & Pan, 2010). Biomassa uit hout is fysisch groter, structureel sterker en heeft een grotere dichtheid. Chemisch gezien bestaan houtsnippers uit lignocellulose en bevatten ongeveer ⅔ polysacharidden en ⅓ lignine (Eerhart et al., 2012).
De lignine maakt het moeilijk om deze biomassa af te breken door microbiotische en enzymatische reacties (Zhu & Pan, 2010). Voor de omzetting van lignocellulose wordt dus het bovengenoemde Sugar Platform gebruikt. In onderstaand figuur is een schematische voorstelling van het Sugar Platform te zien.
Figuur 5: Sugar Platform, rood omlijnde weergeeft het gebruikte deel van het proces (Taylor et al., 2015)
Voor de berekeningen van tweede generatie PEF wordt alleen het rood omlijnde gedeelte van het platform gebruikt. Rood onderstreept is de weg voor houtsnippers.
Te zien is dat ‘Forestry’ –input eerst pretreatment ondergaat om via enzymatische hydrolyse eenvoudige suikers te verkrijgen. Pretreatment wordt omschreven als:
‘The disruption of the naturally resistant structure of lignocellulosic biomass to make reactive intermediates (e.g., fermentable sugars) to biological processes’ (Yang et al., 2011, p.422). Deze voorbehandeling kan bestaan uit chemische , fysische, biologische en thermochemische
behandeling en is een kritieke stap (Zhu & Pan, 2009). De voorbehandeling scheidt de lignocellulose namelijk tot lignine, cellulose en hemicellulose.
Figuur 6: Omzetting van lignocellulose, tot bruikbare cellulose en hemicellulose (Kumar et al., 2009)
De cellulose en hemicellulose kunnen vervolgens via een enzymatische hydrolyse omgezet worden tot C5 en C6 suikers.
Er zijn verscheidene voorbehandelingsmethoden, allemaal met als doel een zo groot mogelijke suiker opbrengst en zo minmogelijke energie input (Zhu, Pan & Zalesny, 2010). Uit onderzoek van Zhu & Pan (2009) blijkt dat de meest onderzochte methodes en daarmee momenteel het meest efficiënt, de volgende zijn: Dilute Acid, Steam Explosion, ORGANOSOLV and SPORL (sulfite pretreatment).
In dit onderzoek is gekozen voor de ORGANOSOLV pretreatment. Avantium is momenteel met een onderzoek bezig waarbij zij tweede generatie biomassa behandelen middels de ORGANOSOLV manier (Eerhart et al., 2016). Mede dankzij dit gegeven en de onderstaande voordelen, worden de berekeningen uitgevoerd met een ORGANOSOLV voorbehandelingsmethode.
Één van de belangrijkste voordelen is dat ORGANOSOLV toegepast kan worden op alle verschillende houtsoorten. Steam Explosion bijvoorbeeld, wat aangenomen wordt de meest kosten-effectieve manier te zijn, werkt goed voor hardhout en landbouwafval, maar niet goed voor zachthout (Vohra et al., 2014). Dit is niet wenselijk, omdat houtsnippers van de papier- en houtindustrie van verschillende soorten zijn. Ook voor de Dilute Acid methode bleek de werking voor zachthout niet afdoende (Zhu & Pan, 2009).
Een ander voordeel van ORGANOSOLV is dat er geen groottereductie van de houtsnippers hoeft plaats te vinden. Dit houdt in dat de houtsnippers direct vanuit de fabriek de voorbehandeling in kunnen en niet eerst gemalen moeten worden. Dit is echter wel het geval bij SPORL en kost extra energie (Zhu & Pan, 2009).
Bovendien zorgt ORGANOSOLV voor het oppervlakkig liggen van de cellulose, zodat deze
gemakkelijk een enzymatisch proces kunnen ondergaan. Daarnaast heeft het een hoge lignine kwaliteit als output. Hoewel de lignine niet bruikbaar is in het produceren van PEF, heeft het goede
karaktereigenschappen voor andere producten (Zhang et al., 2016).
De voorbehandeling zorgt met een oplossingsmiddel met onder andere ethanol ervoor dat de cellulose, hemicellulose en lignine gescheiden worden en er eenvoudige suikers ontstaan (Zhu & Pan, 2009). Dit gebeurt onder de volgende basiscondities: Temperatuur van 160–190 °C, tijd van 30–60 minuten en een ethanol concentratie van 40–60%. In dit onderzoek zal gewerkt worden met de basiscondities die volgens Pan et al. (2009) het meest optimaal zijn. Dit is: 170 °C; 60 minuten; 1.1% H2SO4; 65% ethanol.
De reactiemethode van ethanol wordt ook wel omschreven door Lignol®, welke de volgende stappen ondergaat (Lignol Innovations ltd, 2011):
a. Toevoeging van de biomassa in een reactievat en het blootstellen ervan aan oplosmiddel en zuur; b. Verhoging van de temperatuur van de biomassa/oplossingsmiddel tot 170°C voor 60 minuten, zodat er pulp en extractie vloeistof is ontstaan;
c. Terugwinnen van een deel van de extractie vloeistof (deze kan hergebruikt worden); d. Terugwinnen van een deel van de pulp, hierin zitten dus de gescheiden cellulose, lignine en hemicelluloses;
In de resultaten zal voor al deze stappen berekend worden hoeveel energie en daarna hoeveel NREU er nodig is om dit proces te doorlopen.
Figuur 6: Eenvoudige weergave van het voorbehandelingsproces (Reith et al., 2011)
Na deze scheiding vindt er een enzymatische hydrolyse plaats van de hemicellulose en cellulose naar eenvoudige suikers.
Hierna zal er wederom een enzymatische reactie zijn van de suikers tot de gewenste fructose. Deze tweede stap is een proces wat het maïs zetmeel eveneens ondergaat (Eerhart et al., 2012), waardoor hiervoor dezelfde rekenkundige waardes genomen kunnen worden.
er nodig is voor de verschillende processen. Vanuit daar wordt de NREU berekend. Hierbij wordt niet onderzocht wat voor impact dit heeft, op zowel de hoeveelheid CO2 uitstoot als op het milieu. Daarnaast wordt er geen rekening gehouden met afbraak en recycling en is door het vroege stadium van de ORGANOSOLV niet of nauwelijks rekening gehouden met eventuele energie recovery in het proces. Bovendien wordt er gerekend met waardes voor enkele grammen en wordt dit opgeschaald naar tonnen, dit geeft een indicatie, maar geen geheel betrouwbare uitkomst.
Hier komt bij dat de LCA zich in het algemeen alleen op ecologische en milieuaspecten. De economische aspecten en realiteit van een proces staan hier los van, daarom is de interdisciplinaire samenwerking tussen de biotechnologie en economie van belang om een prognose te maken over de toekomst van een vernieuwend duurzaam product als PEF in de markt.
Kwantitatieve Resultaten Eerste generatie PEF
In het onderzoek van Eerhart et al.(2012) is een LCA verricht volgens figuur 6 over het gehele de gehele levenscyclus van maïs tot PEF afvalverwerking. Interessant is om te berekenen welke invloed de maïs voorbewerking stappen van maïs tot fructose aan bijdrage leveren voor de totale NREU waarde van GJ/ton PEF.
Uit data van Eerhart et al.(2012) zijn de NREU kosten per proces per jaar berekend door de NREU kosten die het proces per geproduceerde hoeveelheid heeft te vermenigvuldigen met de hoeveelheid die per jaar nodig is voor 23.340 ton PEF. Zie tabel 1.
Bijvoorbeeld: het ‘Corn wet miling’ en ‘fructose productie proces’ uit figuur 6 kosten tezamen 10,48 GJ/ton fructose dat bij deze twee processen gefabriceerd wordt. Echter is 51.100 ton fructose/jaar benodigd om 23.340 ton PEF te produceren volgens het fabrieksproces van Avantium. Dit komt neer op 10,48 GJ/ton fructose * 51.100 ton fructose / jaar = 535.528 GJ/jaar kosten deze twee processen om 23.340 ton PEF/jaar te maken. Tot slot is in tabel 1 berekent hoeveel alle processen te samen aan NREU moeten leveren voor 1 ton PEF productie vanuit eerste generatie biomassa maïs. Zie tabel 1.
Tabel 1. NREU per deelproces en NREU in GJ/ton PEF voor PEF productie uit maïs.
Proces NREU kosten Hoeveelheid
per jaar
NREU per jaar
Corn wet milling + Fructose productie 10,48 GJ/ ton fructose * 51100 ton fructose/ jaar 535.528 GJ / jaar
jaar
HMF oxidatie 11,8 GJ / ton 20000 ton FCDA / jaar
236.000 GJ / jaar
PEF polymerisatie 10,2 GJ / ton 23340 ton PEF / jaar 238.068 GJ / jaar Energiekosten fabrieksproces -20 MW (MJ/ sec) 31.536.000 sec / jaar ** -630.720GJ / jaar Totaal energiegebruik per jaar 595.225 GJ / jaar Totaal energiegebruik per ton PEF
(595.225 GJ / jaar)/ ( 23.340 ton PEF / jaar)= 25.5 GJ / ton PEF
* CWM = 6,2 GJ / ton dextrose * 1,06 ton dextrose/ton fructose = 6,57 GJ / ton fructose + Fructose productie = 3,9 GJ / ton fructose
** 365 dagen x 24 uur x 60 minuten x 60 seconden = 31.536.000 sec / jaar
In deze berekening zijn LCA inputs voor het oogsten van de maïs (Corn cultivation) en
afvalverwerking(MSWI) van de PEF niet meegenomen. De uiteindelijke LCA uitkomst van Eerhart et al. (2012) ligt op ongeveer dezelfde waarde van 26 GJ / ton PEF. Hierdoor kan worden geconcludeerd dat deze inputs, alsmede transportkosten per ton PEF, een minimale bijdrage leveren aan het totale NREU gebruik per ton PEF.
In tabel 1 is PEF 100% bio-based, dus zowel de FDCA als de EG bouwstenen zijn afkomstig uit maïs, zoals geproduceerd door Avantium. De waarde van ‘Non-renewable energy use (NREU)’ bestaat uit het gebruik van fossiele en nucleaire energie. De uitstoot van ‘Green house gases (GHG)’ bestaat uit de uitstoot van CO2 per geproduceerd PEF of PET.
Overigens maken de Corn Wet Miling en Fructose productie processen samen het deel uit van de maïs voorbewerking stap en kost dus 10,48 GJ/ton fructose. Verderop zullen de NREU kosten van de houtsnippers voorbewerking stap tot fructose berekend worden tevens in GJ/ton fructose. Door de berekening als in tabel 1 vervolgens door te voeren met een nieuwe NREU waarde voor de voorbewerking stap kan de GJ/ton PEF voor PEF uit houtsnippers berekend worden.
Aangezien PET een standaard is op de markt, zijn gegevens omtrent de LCA hiervan ruimschoots aanwezig en gestandaardiseerd (Shen et al., 2012). Daarom is de LCA van het PET productieproces
aangenomen onder dezelfde assumpties zoals weergeven in Eerhart et al. (2012).
Omdat ook het transport van de grondstoffen energie kost is het voor een LCA interessant om de yield van ton grondstoffen per ton PEF te vergelijken. Grondstoffen zijn in dit geval maïs of houtsnippers. Hieronder volgt de berekening voor de yield van ‘’ ton maïs : ton PEF’’.
Tabel 2 Massa yields gedurende het Avantium productieproces van maïs naar PEF.
56 pond corn : 32 pond starch (zetmeel) via Corn Wet milling. (Penn. State University, 2017). 1 gram starch(zetmeel): 1,1 gram dextrose(glucose) (Borglum, 2017).
1,06 ton dextrose: 1 ton fructose (Eerhart et al., 2012) 2,19 ton fructose: 1 ton PEF (Eerhart et al., 2012)
Tabel 3 Hoeveel ton maïs is benodigd voor 1 ton PEF?
1 ton PEF staat tot 2,19 ton fructose
2,19 ton fructose *1,06 = 2,3214 ton dextrose 2,3214 ton dextrose / 1,1 = 2,11036 ton starch 2,11036 ton starch *(56/32) = 3,7 ton maïs
Dus 3,7 ton maïs is benodigd voor 1 ton PEF bij het proces van Avantium dat gebruik maakt van eerste generatie biomassa maïs.
De onderstaande berekeningen zijn gebaseerd op het onderzoek uitgevoerd door Pan et al. (2008) en Zhu & Pan (2010). Zij gebruiken de ORGANOSOLV methode om te evalueren wat de yields zijn en wat de energieconsumptie is. De basis conditie die in het onderzoek van Pan et al. (2008) wordt genomen en zoals vermeld in de methode is: 170 °C; 60 min; 1.1% H2SO4; 65% ethanol.2
De berekeningen worden per stap (a/b/c/d) van de ORGANOSOLV pretreatment uit de methode gegeven:
(a & b) Het onderzoek van Pan et al. (2008) is uitgevoerd met een input van 200 g lodgepole pine hout. Na het doorlopen van het ORGANOSOLV proces met bovengenoemde basisconditie, zijn dit de yields:
Figuur 9:Uitkomst yield voor de basis conditie (B) van healthy lodgepole pine (HLP). Hele tabel in Pan et al. (2008)
Omdat de yields in procenten zijn, kunnen ze makkelijk gebruikt worden in berekeningen met absolute waardes. Er zal in de berekeningen uit worden van 1 ton hout als input.
Voor elk van de eenvoudige suikers kan nu berekend worden wat de yield is per ton hout. Hierbij moet rekening gehouden worden met welke C5 en C6 suikers er daarna middels enzymatische hydrolyse omgezet kunnen worden. Galactose is een C4-molecuul en Arabinose heeft een onbruikbare CHO verbinding extra. Hierdoor zijn van de 5 vrijgekomen suikers alleen Xylose, Mannose en glucose beschikbaar (Zhu & Pan, 2010).
Als men uitgaat van 1 ton hout als input, komt er volgens tabel 35,5 kg glucose uit. 1 ton = 1000 kg,
2
Glucose: 3,53 % van 1000 is 35,3 kg glucose/ton hout. Mannose: 6,16 % van 1000 is 6,16 kg mannose/ton hout Xylose: 36,7 % van 1000 is 36,7 kg xylose/ton hout
Dit geeft een totale sugar yield voor 1 ton hout van 134 kg/ton.
Door nog een enzymatische omzetting wordt nog extra bruikbare glucose verkregen. Wat volgens het artikel van Zhu & Pan (2010) om 347 kg glucose/ton hout gaat.
Dit maakt de totale monomerische suiker opbrengst voor deze pretreatment methode: 347 + 134 = 481 kg/ton hout.
De totale energieconsumptie van het pretreatment proces is gebaseerd op tabel 3 van Zhu & Pan (2010). De total energy consumption van ORGANOSOLV voorbehandeling op 1 ton hout = 1254 MJ/ton
Het onderzoek van Pan et al. (2008) is uitgegaan van grote stukken hout, hierdoor zit in deze
energiewaarde ook de oorspronkelijke vermaling van hout tot houtsnippers. Dit onderzoek gaat uit van houtsnippers uit de hout- en papierindustrie. Er zijn genoeg houtsnippers als
productieverwerkingsafval (milieuloket, 2015), dus zal dit proces niet worden meegerekend in de totale energieconsumptie.
De energie voor het versnipperen van het hout is 180 MJ/ton.
Dus de nieuwe energieconsumptie = 1254 – 180 = 1074 MJ/ton hout.
(c) In de berekening van de energieconsumptie is de extractie van het oplosmiddel niet opgenomen. Deze waarde is nog niet berekend voor ORGANOSOLV met houtmassa en is daarom genomen uit Van Beijeren Bergen en Henegouwen et al. (2003) . De retractie van het oplosmiddel kost: 522 MJ/ton hout (145,08 kWh/t pulp).
De totale energie is daarom 1596 MJ/ton hout.
De totale NREU hiervan wordt berekend door de hoeveel MJ fossiele grondstof er nodig is voor 1 MJ. Dit bedraagt 1596 MJ/ton * 1,18 MJ/MJfuel = 1883,28 NREU
De totale energie kosten voor 1 kg monomerische suikers = 1883,28 / 481 kg/ton = 3,9 MJ/kg = 3,31 GJ/ton dextrose
(d) De retractie van de verschillende stoffen (o.a. de lignine en HMF (figuur 9)) moet ook
Dit maakt de totale energie van 3,9 + 5,4 = 9,32 GJ/ton dextrose voor de voorbehandeling met ORGANOSOLV.
Na de voorbehandeling vindt er enzymatische hydrolyse plaats om de dextrose om te zetten tot fructose. Dit heeft een vermenigvuldigingsfactor van 1,06 (tabel 1). Voor maïszetmeel is dit dezelfde berekening.
Enzymatische hydrolyse = 1,06 * 9,32 = 9,87 GJ/ton fructose. De fructose bevindt zich nog in een oplossing. Het water moet verdampt worden (Eerhart et al. 2012). Dit kost 3,9 GJ/ ton fructose.
Voor 1000 ton hout is een energie van 9,87 + 3,9 = 13,8 GJ/ton fructose nodig.
Hieronder een herziene tabel met een nieuwe beginwaarde van 13,8 GJ/ton fructose. Doorgerekend volgens de methode bij maïszetmeel.
Tabel 4. NREU per deelproces en NREU in GJ/ton PEF voor PEF productie uit houtsnippers
Proces NREU kosten Hoeveelheid
per jaar
NREU per jaar
ORGANOSOLV pretreament + fructose productie 13,8 GJ/ ton fructose * 51100 ton fructose/ jaar 705.180 GJ / jaar
EG productie uit Corn 27,2 GJ / ton 7954 ton EG / jaar
216.349 GJ / jaar
HMF oxidatie 11,8 GJ / ton 20000 ton FCDA / jaar
236.000 GJ / jaar
PEF polymerisatie 10,2 GJ / ton 23340 ton PEF / jaar 238.068 GJ / jaar Energiekosten fabrieksproces -20 MW (MJ/ sec) 31.536.000 sec / jaar ** -630.720GJ / jaar Totaal energiegebruik per jaar 764.877 GJ / jaar
per ton PEF jaar= 32,8 GJ / ton PEF
Dus het totale energieverbruik voor 1 ton houtsnippers per ton PEF is 32,8 GJ. Voor maïs zetmeel betrof dit een waarde van 26,6 GJ/ ton PEF.
Volgens het artikel van Eerhart et al. (2012) is de NREU van PET 69 GJ/ton PEF Vergeleken met PET is de NREU van tweede generatie PEF dus ongeveer de helft.
Voor maïs is berekend hoeveel ton er voor 1 ton PEF nodig is. Hieronder is eveneens een berekening voor houtsnippers.
Tabel 5. Hoeveel ton houtsnippers is benodigd voor 1 ton PEF?
1 ton PEF staat tot 2,19 ton fructose
2,19 ton fructose *1,06 = 2,3214 ton dextrose 0,481 ton dextrose / ton hout
2,3214 / 0,481 = 4,83 ton hout per ton PEF
Uit de verschillende NREU waardes is de volgende grafiek gemaakt, ter illustratie van de verschillen tussen alle 3.
Figuur 10: Weergave NREU voor de drie verschillende soorten plastic flessen.
Uit de berekeningen blijkt dat zowel 1e generatie PEF als 2e generatie PEF een lagere NREU waarde hebben. Beide vormen van PEF hebben minder dan de helft van de NREU waarde van PET. Deze lage waardes zouden ecologische voordelen lijken te hebben. NREU is gecorreleerd met GHG-emmissies
waardoor PEF een stuk minder vervuilend zou zijn.
De tweede generatie PEF heeft echter door de hoge energie van de pulp extractie en de retractie van het van het oplosmiddel een hogere energie consumptie en is daardoor op dit moment wel meer vervuilend dan eerste generatie PEF.
Bij maïs cultivatie zijn drie stappen van belang voor de LCA waarde: 1. fertilizer production 2. agro-chemicals 3. transport van de maïs naar de fabriek(Eerhart et al., 2012). In dit onderzoek wordt uitgegaan van biomassa afval. Er wordt dus geen rekening gehouden met het planten en oogsten van de maïs. Alleen transport van de maïs naar de fabriek zou dan van belang zijn.
Voor de houtsnippers is hetzelfde uitgangspunt genomen.
Voor 1 ton PEF uit maïs is 3,7 ton maïs nodig, zoals eerder berekend, en voor 1 ton PEF uit houtsnippers is 4,8 ton houtsnippers nodig. Er is meer ton houtsnippers nodig voor 1 ton PEF. In realiteit zou de eventuele NREU waarde van GJ/ton PEF uit houtsnippers hoger kunnen zijn dan die van maïs. Het vervoeren van de houtsnippers zou namelijk meer energie kosten per ton PEF, omdat er meer houtsnippers nodig zijn.
In het huidige LCA model zijn de verschillen in transportkosten verwaarloosd omdat transport weinig bijdraagt aan de totale LCA energiekosten en de netto-verschillen verwaarloosbaar zijn.
Mochten de transportkosten wel gebruikt worden, moet er ook een realistisch model gemaakt worden van de verschillende afstanden tussen de fabrieken.
Consumentenvraag
Er zijn een aantal trends van consumentengedrag met betrekking op verpakkingen (Lange & Wyser, 2003). Er is een stijgende vraag naar transparante verpakkingen met verbeterde barrière
eigenschappen. Aluminium wordt zoveel mogelijk ontweken omdat metalen milieuonvriendelijk zijn en er veel energie nodig is bij de productie. Ook is er een steeds grotere consumentenvraag naar verse producten. Steeds meer mensen willen verse producten in plaats van diepvriesproducten.
Een andere trend is dat er steeds meer glas wordt vervangen plastic. Het grootste voordeel hiervan is de reductie in het gewicht van de verpakkingen, wat veel geld bespaart bij de
transportkosten. Door deze veranderingen zijn er ook veranderingen aan de eisen van het materiaal. Een hogere zuurstof barrière, chemische resistentie, hittebestendigheid en recyclebaarheid zijn de voornaamste eisen die bij deze trend komen kijken. Het onderzoek van Lange & Wyser, (2003) zegt dat er naar de totale kosten gekeken moet worden in combinatie met de efficiëntie, investering, arbeid en kwaliteit. Dit betekend dat er ruimte is voor duurdere materialen mits het ergens kosten bespaard door bijvoorbeeld verbeterde efficiëntie en kwaliteit.
enorme stijging van vraag naar verpakkingen over het geheel (packaging: market and challenges in 2016, 2016). De wereldwijde verpakkingsmarkt is verdeeld in vijf verschillende materialen.
Tabel 2 (packaging: market and challenges in 2016, 2016)
In tabel 2 is de wereldwijde verdeling van de verpakkingsmaterialen te zien. Volgens dit onderzoek is de grootste groei in het gebruik van ‘rigid plastic’, waarin PET het meest gebruikte materiaal is (ook gebruikt in inleiding). Er wordt tussen 2015 en 2018 een wereldwijde groei van verpakkingen van 12% verwacht. In grafiek 1 is te zien dat de groei van verpakkingen voor drank tussen 2015 en 2019 ligt op ongeveer 3,1 % CAGR. Zie voor verdere uitleg van CAGR en AAGR de glossary. Deze groei wordt ook op langere termijn verwacht. De AAGR voor 2020 wordt geschat op 5%.
Grafiek 1
Gert-Jan Gruter vertelde in zijn interview dat op dit moment PEF op veel kleinschaliger niveau wordt geproduceerd van PET. Volgens Clark (1988) betekent economies of scale dat de gemiddelde productiekosten per eenheid daalt als de output stijgt.
In tabel 3 is de zien wat de verschillende productiekosten zijn van PEF, bij verschillende economies of scale. Hier is te zien dat de productiekosten bij 625 en 1000 kton per jaar een stuk lager ligt dan bij 100 kton per jaar. De marktprijs voor PET is op dit moment 1800 $/ton PET (Eerhart et al., 2015). Volgens dit onderzoek zal het prijslevel van de productiekosten van PEF gereduceerd moeten worden naar 1500$/ton om het competitief te laten zijn met zijn petrochemische tegenhanger PET. Deze prijs is rendabel onder de voorwaarde dat het tarwestro tussen de prijs van 50$/ton en 150$/ton blijft. In tabel … is te zien dat, vanaf een schaal van 625 kton per jaar, de productiekosten van PEF vergelijkbaar of minder is dan die van PET. Bij deze vergelijking is de marktprijs van PET vergeleken met de productiekosten van PEF, waarbij bij PEF geen winst ingecalculeerd is. De winstmarge in deze industrie is 1% tot 5% (Eerhart et al., 2015). Doordat dit geen significant groot verschil is kan deze vergelijking worden gemaakt.
Volgens het artikel van Ladrak (2012) heeft PEF betere eigenschappen ten opzichte van PET, zoals een betere zuurstof en koolzuur afscheiding. Doordat het zuurstof minder snel de fles in gaat en het koolzuur minder snel de fles uit, blijft de inhoud van de fles langer houdbaar. Uit onderzoek is gebleken dat de prijs en kwaliteit van een product meer invloed heeft op het koopgedrag van
consumenten dan de invloed van het product op het milieu (TNS Political & Social network, 2013).
Eigenschappen PET plastic en PEF plastic
Volgens het onderzoek van Molenveld & van den Oever (2014) zijn er drie die een vernieuwde verpakking kan geven:
● verlengde houdbaarheid van het product
● minimalisatie van verlies tijdens transport en distributie ● aantrekkelijk om te kopen voor de consument
Willige et al. (2002) zegt dat de houdbaarheid van voedsel en drank sterk afhangt van materiaal doorlaatbaarheid en absorptie. Met de huidige eigenschappen van PET plastic is het niet mogelijk om bijvoorbeeld bier te bewaren in plastic flessen. Volgens Krawielitzki, & Kläusli (2015) heeft PEF een 10 keer betere zuurstof barrière dat PET en een 5 keer betere carbon dioxide barrière. Hierdoor is het mogelijk om thee en bier te bewaren in PEF flessen. Lange & Wyser (2003) schrijven dat er een trend is om metalen en glazen verpakkingen te vervangen voor plastic verpakkingen omdat dit de
vervoerkosten heel erg reduceert. Hierdoor is er steeds meer aandacht gekomen voor het verbeteren van barrière eigenschappen van verpakkingen.
Totale hoeveelheid PET in Nederland
In Nederland worden er ongeveer 650 miljoen PET-flessen per jaar geproduceerd (van Velzen & Bos-Brouwers, 2012). Dit is gebaseerd op een rapport over statiegeld, dus PET flessen met een inhoud van een halve liter zijn hierin niet meegenomen. Volgens dit rapport hebben de statiegeldflessen een gemiddeld gewicht van 44,6 gram. Naar schatting wordt er in Nederland ongeveer 600 miljoen halve liter flesjes per jaar geproduceerd met een gemiddeld gewicht van 22 gram (verpakkingsmanagement Nederland, 2012). Dit betekent dat er een totale productie is van 42190 ton per jaar. Met het huidige prijsverschil zal dat betekenen dat er een prijsstijging van ongeveer 1,9 cent per fles is. Dit bevestigd wat Gert-Jan Gruter vertelde in zijn interview. Door de grote hoeveelheden plastic die producenten per jaar produceren, zal dit een enorm groot prijsverschil zijn. Daarom is het noodzakelijk dat PEF ook zal concurreren met glas.
Als je de waarden uit tabel 1 gebruikt dan heeft PEF een NREU van 1.096.940 GJ per ton geproduceerd en een GHG emissie van 59.066 ton CO2 per ton geproduceerd in Nederland per jaar. Hierbij is de groei naar vraag nog niet meegenomen. PET heeft een NREU van 2.927.986 GJ per ton geproduceerd en een GHG emissie van 187.323,6 ton CO2 per ton geproduceerd in Nederland per jaar. Dit betekend dat er voor Nederland een afname van GHG emissie zou zijn van 128.257,6 ton CO2 per ton geproduceerd in Nederland per jaar en een NREU afname van 1.831.046 GJ per ton geproduceerd.
genomen tot 2020. De hoeveelheid geproduceerde flessen is genomen van 2012. Dit betekent dat er in totaal tussen 2012 en 2020 een groei schatting van in totaal 47,75% wordt verwacht.
Conclusie
Op dit moment is de marktprijs van PEF nog een stuk hoger dan die van PET. Om PET flessen volledig te vervangen voor PEF flessen is het nodig om PEF op een 10 keer zo grote schaal te produceren ten opzichte van nu. Gezien de grote hoeveelheden die er in Nederland geproduceerd wordt zal deze omzetting niet zo maar kunnen plaatsvinden. Uitgaande van de definitie voor economische duurzaamheid, is deze omzetting niet economisch duurzaam, omdat het wel een bedreiging vormt voor de consumptie.
Om over te gaan op PEF plastic is het daarom noodzakelijk dat PEF zal concurreren met glas. Door de verhoogde zuurstof barrière zal het mogelijk zijn om bier te bewaren in plastic. Hierdoor zal de overgang van glas naar PEF plastic mogelijk zijn. Doordat het gewicht van plastic een stuk lager is dan dat van glas zullen de transportkosten van plastic zijn een stuk lager dan die van glas. Dit maakt het rendabel voor bedrijven om te investeren in PEF.
Aangezien de productie voor PET de norm is voor het produceren van plastic flessen zijn hier verscheidene LCA’s naar verricht en zijn de LCA tot op grote nauwkeurigheid bepaald met veel parameters. De productie van PEF staat nog in de kinderschoenen en daarom zal toekomstig
onderzoek meer parameters van de PEF productiecyclus moeten bepalen om een nauwkeurigere PEF Life Cycle Analysis op te stellen.
De gegevens over de hoeveelheid flessen in Nederland en de uitkomst van NREU en GHG emissie laten zien dat een overgang van PET naar PEF zal zorgen voor een enorme reductie in zowel NREU als GHG emissie. Met het vooruitzicht op de enorme groei van vraag naar plastic verpakkingen in combinatie met het feit dat doordat PEF plastic qua eigenschappen vergelijkbaar is met glas de schaalvergroting van productie van PEF plastic zal gaan plaats vinden weegt de verandering in economische impact wel op tegen de verandering in ecologische impact bij de vervanging van de PET fles door de ‘biobased’ PEF fles in Nederland.
Discussie
Hoewel de gevonden resultaten de duurzaamheid van de twee verschillende productieprocessen laten zien, is dit puur theoretische berekening binnen het biotechnologische kader. In werkelijkheid zal het omschakelen van het gangbare PET productieproces naar het PEF productieproces veel kosten en wellicht ook extra vervuiling met zich meebrengen. Aangezien het nieuwe PEF proces nog niet geoptimaliseerd is zoals het PET proces, kunnen deze hindernissen in werkelijkheid voor meer vervuiling zorgen, ten opzichte van de berekende productieprocessen.
De uitstoot en efficiëntie van de productie van PEF of andere bioplastics zal naar alle waarschijnlijkheid verbeteren in de toekomst, aangezien huidig onderzoek naar betere technieken
voortduurt. Zo is bijvoorbeeld onlangs in een onderzoek gebleken dat het voorbewerken van ruwe biomassa via pyrolysis een veelbelovende kandidaat is voor een efficiëntere en grootschalige omzetting van biomassa(Zhang et al., 2013) (Sathanaraj et al., 2014). Vervolgonderzoek tussen PEF en PET zou gedaan kunnen worden door deze hypothetische nieuwe methoden en productie
technieken te implementeren in de Life Cycle Analysis. Zo weergeeft de route weergeven in de
onderstaand figuur een omzetting van bio-afval tot furfural, welke vervolgens geoxideerd wordt tot FC en in aanwezigheid van CO2 en Cs2CO3 reageert tot FCDA, de bouwsteen van PEF (Beckman, 2016). Want de tekortkomingen van het huidige PEF proces door Avantium is dat het gebruikt maakt van eerste generatie biobrandstoffen, daarom is een LCA van PEF uit bio-afval des te belangrijker om te kijken of de overstap naar bio-afval als grondstof toekomst heeft. Er zijn nieuwe methoden op komst, zoals onlangs verschenen in een onderzoek naar de enzym dat klaarblijkelijk de meerdere stappen van HMF tot FDCA in één stap katalyseert.
In de Life Cycle analysis van de twee processen zijn veel aannames gemaakt over insignificante energieverbruiken of afvalstromen, waardoor er in zekere mate sprake is van een heuristiek onderzoek waar de belangrijkste impactfactoren op vervuiling zijn beschouwd. Tevens is veel beschikbare data in de ISO database voor het maken van LCA’s gebaseerd op schattingen en aannames, waarvan het onbekend is in hoeverre deze data kan variëren of significant is (RIVM, 2017).
Daarom valt de significantie van de waarden die een Life Cycle Analysis genereert te betwisten. Uit het onderzoek blijkt dat PEF uit mais een NREU heeft van 25,5 GJ/ton PEF. PEF uit houtsnippers heeft een NREU van 32,8 GJ/ton PEF. Beide LCA's liggen dus lager dan die van PET met 69 GJ/ton PET.
Hierbij dient vermeld te worden dat PEF uit houtsnippers met de Organosolv methode theoretisch is opgeschaald en Organosolv op labschaal al een erg kostbaar proces is om biomassa met lignocellulose voor te bewerken. De vraag of PEF uit houtsnippers economisch realiseerbaar is in de toekomst is maar de vraag. Echter is het op basis van NREU waarden een ecologisch duurzame toekomst.
LCIA
Naast het huidige bereik van de uitgevoerde LCA kan er ook gekeken worden naar een life cycle impact assessment. Hierbij wordt gekeken naar de verwerkings- en afvalproducten die in het biotechnologische proces vrijkomen en de invloed van deze producten op het milieu. Hierbij wordt dus ook gekeken naar bijvoorbeeld de land use change. Hierbij kan voorgesteld worden dat bij het overstappen op houtsnippers en hierdoor geen gecultiveerd land meer wordt gebruikt het
bodemgebruik verandert. Hierdoor kunnen dus veel beter in kaart worden gebracht wat de specifieke ecologische voor en nadelen zijn.
Glas
Het opzetten van een Life Cycle Analysis voor glas kan ook voor de NREU en GHG emissies. Echter gaat de vergelijking tussen 1 kg glas en 1kg PEF of PET niet op, aangezien andere gewichten gebruikt worden voor het fabriceren van dezelfde grootte consumptie fles. Hiervoor zullen de NREU en GHG emissies gecorrigeerd worden voor de daadwerkelijke hoeveelheid die voor één fles worden gebruikt.
Het glas kan geschaald worden naar PEF door beiden met PET te vergelijken. Een studie van Garfi et al. (2016) toont aan dat het gebruik van glazen flessen in de meeste opzichten slechter is dan
petrochemische PET flessen, ook op het gebied van CO2 uitstoot bij de productie fase van de LCA. Indien assumpties worden meegenomen over de verschillende recycling fasen van glas en PET, dan kan een glazen fles op het gebied van CO2 beter scoren. Tevens laat een onder van Arcorsi et al.(2016) zien dat het gebruik van gerecyclede PET olijfolie flessen minder impact op het milieu heeft dan glazen flessen.
Aangezien PET in zijn Life Cycle Analysis veelal goed scoort tegenover glas, lijkt
aannemelijk dat PEF nog beter scoort tegenover glas. Daarom is dit niet verder onderzocht. Wel kan de aanname dat PEF beter scoort dan glas interessant in het geval PEF glas kan vervangen in bijvoorbeeld bierflessen.
Glossary
AAGR Average annual Growth rate CAGR Compound annual Growth rate
C6 Hexose suiker (fructose)
CO2 Koolstofdioxide
EG ethylene glycol
FCDA (C6) 2,5-Furandicarboxylic acid
IV tin
MMF methoxymethyl furfural NREU Non-renewable energy use
O2 Zuurstof
PEF Polyethyleenfuranoaat PET Polyethyleentereftalaat
PTA terephthalic acid
RMF Alkoxymethyl-fyrfural
Literatuurlijst
Accorsi, R., Versari, L., & Manzini, R. (2015). Glass vs. Plastic: Life Cycle Assessment of Extra-Virgin Olive Oil Bottles across Global Supply Chains. Sustainability,7(3), 2818-2840.
Álvarez-Chávez, C. R., Edwards, S., Moure-Eraso, R., & Geiser, K. (2012). Sustainability of bio-based plastics: General comparative analysis and recommendations for improvement. Journal of leaner Production, 23(1), 47-56.
Anastas, P. T., & Warner, J. C. (1998). Principles of green chemistry. Green chemistry: Theory and practice, 29-56.
Beckman, E. J. (2016). Sustainable chemistry: Putting carbon dioxide to work. Nature,531(7593), 180-181.
Borglum, G. (n.d.). Starch hydrolysis for ethanol production. Retrieved February 10, 2017, from https://web.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/25_4_SAN%20FRANCISCO_08-80_0264.pdf
Bos, H. L., van den Oever, M. J. A., & Meesters, K. P. H. (2014). Kwantificering van volumes en prijzen van biobased en fossiele producten in Nederland: de waardepiramide en cascadering in de biobased economy (No. 1493). Wageningen UR Food & Biobased Research.
Chen, L., Pelton, R. E., & Smith, T. M. (2016). Comparative life cycle assessment of fossil and bio-based polyethylene terephthalate (PET) bottles. Journal of Cleaner Production, 137, 667-676.
Clark, J. A. (1988). Economies of scale and scope at depository financial institutions: A review of the literature. Economic Review, 73(8), 17-33.
Eerhart, A.J.J.E., Faaij, A.P.C., Patel, M.K., Grisel, R.J.H., Huijgen, W.J.J., Van der Linden, R., Iqbal, S., De Jong, E., De Sousa Dias, A. & Van der Waal, J.C.. (2016) Pilot: CATFUR: CATalytic conversion of
lignocelluloses by an Organosolv process into FURan derivatives, Utrecht University
Eerhart, A. J. J. E., Huijgen, W. J. J., Grisel, R. J. H., Van Der Waal, J. C., De Jong, E., de Sousa Dias, A., ... & Patel, M. K. (2014). Fuels and plastics from lignocellulosic biomass via the furan pathway; a technical analysis. Rsc Advances, 4(7), 3536-3549.
Eerhart, A. J. J. E., Faaij, A. P. C., & Patel, M. K. (2012). Replacing fossil based PET with biobased PEF; process analysis, energy and GHG balance. Energy & Environmental Science, 5(4), 6407-6422.
Garfí, M., Cadena, E., Sanchez-Ramos, D., & Ferrer, I. (2016). Life cycle assessment of drinking water:
Comparing conventional water treatment, reverse osmosis and mineral water in glass and plastic bottles. Journal of Cleaner Production,137, 997-1003.
Gallezot, P. (2012). ChemInform Abstract: Conversion of Biomass to Selected Chemical Products. ChemInform, 43(19).
Gleick, P. H., & Cooley, H. S. (2009). Energy implications of bottled water. Environmental Research Letters, 4(1), 014009.
Glenz, W. (2004) Polyethylenterephthalat (PET) Kunststoffe 10/2004, p 76-78
Huppes, G., & Ishikawa, M. (2005). A framework for quantified eco‐efficiency analysis. Journal of Industrial Ecology, 9(4), 25-41.
Hoe werkt LCA?. RIVM. 13 januari 2017. Op:
http://www.rivm.nl/Onderwerpen/L/Life_Cycle_Assessment_LCA/LCA/Hoe_werkt_LCA
de Jong, E., Higson, A., Walsh, P., & Wellisch, M. (2012). Bio-based chemicals value added products from biorefineries. IEA Bioenergy, Task42 Biorefinery.
Jong, E. D., Dam, M. A., Sipos, L., & Gruter, G. M. (2012). Furandicarboxylic Acid (FDCA), A Versatile Building Block for a Very Interesting Class of Polyesters. ACS Symposium Series Biobased Monomers, Polymers, and Materials, 1-13. doi:10.1021/bk-2012-1105.ch001
Khan, S., (2016). Stanford MBA Admission Blog. van: http://web.stanford.edu/group/mba/blog/2014/01/e-iper.html
Klooster, R. (2007). Verpakking buitenstebinnen.
Krawielitzki, S., & Kläusli, T. M. (2015). Modified Hydrothermal Carbonization Process for Producing Biobased 5-HMF Platform Chemical. Industrial Biotechnology, 11(1), 6-8.
Ladrak, T. (2012). Biobased Future, Right here. npt procestechnologie.
Lammens, T. M., Potting, J., Sanders, J. P., & De Boer, I. J. (2011). Environmental comparison of biobased chemicals from glutamic acid with their petrochemical equivalents. Environmental science & technology, 45(19), 8521-8528.
Lange, J., & Wyser, Y. (2003). Recent innovations in barrier technologies for plastic packaging—a review. Packaging Technology and Science, 16(4), 149-158.
Langeveld, J. W. A., Dixon, J., & Jaworski, J. F. (2010). Development perspectives of the biobased economy: a review. Crop Science,50(Supplement_1), S-142.
Molenveld, K., & van den Oever, M. J. A. (2014). Catalogus biobased verpakkingen. Wageningen UR Food & Biobased Research.
Morelli, J. (2013). Environmental sustainability: A definition for environmental professionals. Journal of Environmental Sustainability, 1(1), 2.
Packaging: market and challenges in 2016 (2016). All4Pack: the global marketplace for packaging.
Pan, X., Xie, D., Yu, R. W., & Saddler, J. N. (2008). The bioconversion of mountain pine beetle‐killed lodgepole pine to fuel ethanol using the organosolv process. Biotechnology and Bioengineering, 101(1), 39-48.
Penn. State University. (n.d.). 7.3.1 Composition of Corn and Yield of Ethanol from Corn. Retrieved February 10, 2017, from https://www.e-education.psu.edu/egee439/node/672
Rosenboom, J. G. (2015). 474244 Ring-Opening Polymerization for 100% Renewables-Based Polyethylene Furanoate (PEF) for the" Green Bottle.
Santhanaraj, D., Rover, M. R., Resasco, D. E., Brown, R. C., & Crossley, S. (2014). Gluconic Acid from Biomass Fast Pyrolysis Oils: Specialty Chemicals from the Thermochemical Conversion of Biomass. ChemSusChem,7(11), 3132-3137. doi:10.1002/cssc.201402431
Sheldon, R. A. (2014). Green and sustainable manufacture of chemicals from biomass: State of the art. Green Chem., 16(3), 950-963.
Shen, L., Worrell, E., & Patel, M. K. (2012). Comparing life cycle energy and GHG emissions of bio-based PET, recycled PET, PLA, and man-made cellulosics. Biofuels, Bioproducts and Biorefining,6(6), 625-639. Stahl, S. S., & Alsters, P. L. (Eds.). (2016). Liquid Phase Aerobic Oxidation Catalysis: Industrial Applications and Academic Perspectives. John Wiley & Sons.
Taylor, R., Nattrass, L., Alberts, G., Robson, P., Chudziak, C., Bauen, A., ... & Chiaramonti, D. (2015). From
the Sugar Platform to biofuels and biochemicals: Final report for the European Commission Directorate-General Energy. E4tech/Re-CORD/Wageningen UR.
The 12 Principles of Green Chemistry. 14 oktober 2016. Op: http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/greener-alternatives/green-chemistry.html
TNS Political & Social network (2013) Attitudes of Europeans towards building the single market for green products : report [online]
Triebl, C., Nikolakis, V., & Ierapetritou, M. (2013). Simulation and economic analysis of
5-hydroxymethylfurfural conversion to 2,5-furandicarboxylic acid. Computers & Chemical Engineering,52, 26-34. van Velzen, E. T., & Bos-Brouwers, H. E. J. (2012). Analyse Nederlands statiegeldsysteem voor PET flessen: studie naar kosten, materiaalgebruik en energiegebruik van het Nederlandse statiegeldsysteem voor frisdrank-en waterflessen (No. 1316B). Wageningen UR Food & Biobased Research.
Veeneklaas, F. R., van Eck, W., & Harms, W. B. (1994). De twee kanten van de snip: over economische en ecologische duurzaamheid van natuur (No. 351). DLO-Staring Centrum.
Viell, J., Harwardt, A., Seiler, J., & Marquardt, W. (2013). Is biomass fractionation by Organosolv-like processes economically viable? A conceptual design study. Bioresource technology, 150, 89-97.
Vohra, M., Manwar, J., Manmode, R., Padgilwar, S., & Patil, S. (2014). Bioethanol production: Feedstock and current technologies. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2(1), 573-584.
Werpy, T., & Petersen, G. (2004). Top Value Added Chemicals from Biomass: Volume I -- Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas. U.S. Department of Energy, 3-20.
Williams, C., Black, I., Biswas, T., & Heading, S. (2007). Pathways to prosperity: second generation biomass crops for biofuels using saline lands and wastewater. Agricultural science, 20(3), 28.
Willige, R. V., Linssen, J. P. H., Meinders, M. B. J., Stege, H. V. D., & Voragen, A. G. J. (2002). Influence of flavour absorption on oxygen permeation through LDPE, PP, PC and PET plastics food packaging. Food Additives & Contaminants, 19(3), 303-313.
Wur. (2014) Wageningen University, Wageningen UR presenteert Catalogus Biobased Verpakkingen, http://www.wur.nl/nl/nieuws/Wageningen-UR-presenteert-Catalogus-Biobased-Verpakkingen.htm
Zhang, X., Yang, G., Jiang, H., Liu, W., & Ding, H. (2013). Mass production of chemicals from biomass-derived oil by directly atmospheric distillation coupled with co-pyrolysis. Scientific Reports,3.
Zhang, K., Pei, Z., & Wang, D. (2016). Organic solvent pretreatment of lignocellulosic biomass for biofuels and biochemicals: a review. Bioresource technology, 199, 21-33.
Zhu, J. Y., & Pan, X. J. (2010). Woody biomass pretreatment for cellulosic ethanol production: technology and energy consumption evaluation. Bioresource technology, 101(13), 4992-5002.
Appendix I: Interview
Dinsdag 6 december - Avantium Interview met Gert-Jan Gruter
bijzonder hoogleraar Industrial Sustainable Chemistry aan de Universiteit van Amsterdam en CTO Avantium
Kunt u ons wat vertellen over wat Avantium doet?
Avantium is in 2000 opgericht. Het is een bedrijf in Amsterdam wat continu bezig is met het testen van katalysatoren testen. Avantium is uniek in de wereld en het is sinds 2006 eigen processen gaan ontwikkeling.
Avantium is bezig met het toepassen van katalyse op koolhydraten door middel van dehydrateren. We zijn bezig met zure katalyse, wat betekent dat het katalyse zonder enzymen is, confessioneel.
door het intermediair oxideren krijg je FCDA (C6) (2,5-Furandicarboxylic acid) in de plaats van TA (terephthalic acid) wat wordt gebruikt bij PET (C8).
De maximale opbrengst die je kan halen is 90%. Je hebt een aantal verliezen en bijproducten. Een optimalisatie naar 100% is niet mogelijk. Dit gebruiken we in bijvoorbeeld asfalt of als binder. Je kan suikers gebruiken als grondstof voor PEF. Er zijn verschillende generaties voor biobased plastic:
1. Zetmeel – Glucose (mais, graan, aardappel) ---- ZAMBEZIE uit bv houtsnippers. 2. Suiker – Sucrose (lastiger, doordat je eerst moet scheiden)
3. Cellulose – (te moeilijk door lignine en te kostbaar, wordt dus niet gebruikt) Kunt u wat vertellen over de competitie tussen biobased plastic en voedsel?
Er is inderdaad een ethische kwestie of het goed is om voedsel te gebruiken voor het maken van plastic. Bioplastics nu nog niet met de voedselvoorziening. Maar als je de groei van de
wereldbevolking meerekent dan kan dit in de toekomst wel een groot probleem worden. Daarom richt Avantium zich op de tweede generatie biomassa: de non-food biomassa. Hierbij wordt geen extra land gebruikt, want hiervoor wordt er bioafval gebruikt. Er hoeven dus geen extra bomen te worden gekapt. Hier worden eerst de koolhydraten uitgehaald, en dan pas de lignine als energie.
Zimfina, joint venture. Fabriek in Antwerpen opzetten.
Copernicus instituut: LCA -- PEF vs PET. (Waste & CO2) --- Aardwetenschappen. Hoe is biobasedplastic (PEF) nu op de markt?
In de praktijk draait het om kosten. Bedrijven zijn niet geïnteresseerd in duurzaamheid als zij er economisch mee achteruit gaan. Om een voorbeeld te geven, Coca Cola moest meer betalen voor de groenere versie van de plantbottles, dit moet dan terug worden verdient met de marketing. Bedrijven hebben er op dit moment veel aan op zich ‘groen’ te promoten, de consumenten reageren hier op. Dit moet tegen elkaar opwegen.
Wat is het verschil in productiekosten tussen PEF en PET?
Wat betreft kosten kan ik alleen in algemene termen praten. Het verschil in productiekosten voor een enkele fles is heel erg klein. We hebben het hier over enkele centen, of misschien niet eens een cent. Maar de markt voor PET is op dit moment 50 miljoen ton per jaar. Je kunt je dan wel voorstellen dat als een bedrijf wil overstappen naar PEF, dit een bedrijf heel erg veel zal kosten. Zolang deze kosten niet door te voeren zijn naar consumenten zal een bedrijf hier niet in willen investeren.
Op dit moment is de productie van PEF veel kleinschaliger dan de productie van PET. Door een investering van 2 miljoen is het mogelijk om 50.000 ton PEF te maken. De reactoren die PET produceren zijn tien keer zo groot. Hoe groter je fabriek, hoe minder logistiek en dus hoe lager de kosten zijn voor de productie. Dit heet economies of scale.
Niemand gaat een miljard investeren, als het nog niet bewezen is dat het werkt. De kilo’s die hier uitkomen zijn altijd duurder omdat het nieuw en kleinschaliger is.
Als het niet mogelijk is om naar exacte prijzen te kijken van de flessen, wat is dan een relevante manier om dit onderzoek te bekijken vanuit economisch perspectief?
Er zijn meerdere manieren om het economisch te benaderen. Voordat wij zelf altijd beginnen met een bepaald project laten wij altijd eerst een econoom kijken naar het project, om te kijken of het relevant is voor de markt. Hier wordt een techno-economische analyse gedaan. Hier zal ik je artikelen over toesturen. Avantium is een heel interdisciplinair bedrijf waar de verschillende disciplines nauw met elkaar samenwerken.
Wat ook interessant is om naar te kijken is, is drop-in (bv suiker gebaseerd etheenglycol). Als je een nieuw product op de markt brengt dan moet er worden gekeken met wat het concurreerd. Als PEF vergelijkbaar is met de eigenschappen van plastic (dus een drop-in), dan is de concurrentie heel lastig. Want PEF is nu nog een stuk duurder dan PET. Het is ook erg belangrijk wat de voorspellingen zijn voor het product. Blijft het product even duur? Of zal het product goedkoper worden als het op grotere schaal gemaakt zal worden? Als het vooruitzicht is dat het goedkoper wordt dan zijn bedrijven eerder geneigd erin te investeren.
Maar als de eigenschappen zodanig anders (beter) zijn dan plastic dan hoeven we dus niet in
competitie met PET. Maar eerder met glas of dubbellaags plastic (nylon laagje, om koolstof in de fles te houden). Als dit zo is dan maakt het een stuk interessanter voor bedrijven om te investeren hierin. Techno-economische evaluatie: analyse van de fabriek, massabalans, hoeveel kost het dan straks per ton. Let dus op het verschil tussen iets nieuws en een drop-in. Als het een plek vindt in de markt vanwege andere eigenschappen, dan kan dat gewoon naast PET. Op dit moment is er bijvoorbeeld
alleen bier uit glas te verkrijgen in de supermarkt. Bier uit flesjes bestaat nog niet, omdat de
doorlaatbaarheid van PET plastic te groot is. Met PEF zal dit misschien wel mogelijk zijn. Niemand bereid momenteel om meer te betalen, puur omdat het goed is voor het milieu. Als het product duurder is, zal het dus ook betere eigenschappen moeten hebben.
Wat zijn de voordelen van PEF?
De zuurstof barrière is tien keer beter dan bij plastic. Ook is de koolstof barrière beter. Dit maakt het erg interessant voor bedrijven met koolzuurhoudende dranken. Door deze eigenschappen blijft het product in de fles langer houdbaar.
Als de fles duurder is, geen betere eigenschappen heeft en er geen kostenreductie komt op korte termijn, dan heeft de fles geen kans in de markt.
Alles heeft te maken met consumenten demand en de peer pressure op de consumenten. Bedrijven gaan pas grote verschillen maken als er belastingen op CO2 gaan komen. Als de
belastingnadelen groter zijn dan de extra kosten om duurzamer te zijn, dan zullen bedrijven vanzelf overstappen.
Sommigen zien de opkomst van PEF als een bedreiging voor PET. Ik zie het als oppurtunity. Het is geen bedreiging. Er is een enorme groei in plastic, 5-6% per jaar. hierdoor is er een kans om een switch te maken naar biobased producten. PET blijft 500 jaar in de natuur, PEF zal rond de 10 jaar zitten.
Biodegradeble breekt sneller af dan cellulose. Op dit moment wordt er heel veel getest naar de afbreekbaarheid.
Recyclen is meestal heel duur. Dus een hoge feedstock concentratie in je oplosmiddel (oplosmiddel gaat weer terug in het systeem – recycle) Er moet al vroeg gekeken worden naar dat soort
