‘Biomassa is de enige bron voor duurzame materialen’

Interview met hoogleraar Industrial Sustainable Chemistry Gert-Jan Gruter over plastics en biomassa
De productie van plastic blijft maar groeien. Hoogleraar Industrial Sustainable Chemistry Gert-Jan Gruter ziet dat niet als een probleem, maar juist als een kans. Met biomassa als uitgangspunt hoopt hij de komende jaren de chemische industrie te verduurzamen.
Gert jan gruter
Gert-Jan Gruter, CTO bij Avantium en hoogleraar Industrial Sustainable Chemistry aan de Universiteit van Amsterdam.

Een wereld zonder plastic kunnen we ons bijna niet meer voorstellen. We gebruiken het in zoveel producten dat we volgens modellen in 2050 maar liefst drie keer zoveel plastics moeten produceren als nu. Aangezien we deze materialen nu alleen nog uit olie kunnen maken, wordt dat waarschijnlijk lastig. Gelukkig ziet Gert-Jan Gruter, Chief Technology Officer (CTO) bij Avantium en kersverse hoogleraar Industrial Sustainable Chemistry aan de Universiteit van Amsterdam, een oplossing. “We moeten onze nieuwe plastics gaan maken uit biomassa.”

Gruter studeerde chemie en promoveerde aan de Vrije Universiteit en via wat omwegen kwam hij in 2000 bij chemiebedrijf Avantium terecht. Daar werkte hij onder andere mee aan het bekendste project van het bedrijf: het ontwikkelen van een fles van polyethyleenfuranoaat (PEF) uit biomassa, ter vervanging van de huidige PET-fles. Inmiddels heeft hij zo’n tweehonderd patenten op zijn naam staan, die vooral te maken hebben met duurzaamheid. De Universiteit van Amsterdam benoemde hem op 13 juni officieel als hoogleraar, en hij begon zijn eigen onderzoeksgroep.

4102673364 540e865198 o
Gruter hoopt dat dit soort flessen in de toekomst worden gemaakt uit biomassa.

Je wilt met je onderzoek graag de plastic industrie vernieuwen. Hoe ga je dat voor elkaar krijgen?

“Volgens mij hebben we nu de kans om het goed aan te pakken. Onder andere vanwege het klimaatakkoord van Parijs, waarbij is afgesproken dat de aarde maximaal twee graden mag opwarmen. Om dat te halen moeten we meer fossiele grondstoffen vervangen door duurzame. Maar ook omdat de plasticproductie nog steeds enorm groeit. We kunnen dus nieuwe materialen op de markt brengen die niet concurreren met de oude, maar die ze aanvullen. Als we een groot deel van die extra productie de komende jaren kunnen maken uit biomassa, heb je al een enorme winst en hoeven de huidige fabrieken ook niet meteen dicht. Maar als we dit willen halen moeten we wel nu nieuwe materialen ontwikkelen die even goed of zelfs beter zijn dan de huidige plastics, anders zijn we te laat.”

Hoe haalbaar is dit plan?

“Volgens mij is het zeer haalbaar. We hebben genoeg biomassa, alleen gebruiken we op dit moment vooral nog de eerste generatie zoals mais, graan en aardappel. Maar we willen nu en zeker in 2050 natuurlijk niet concurreren met de voedselproductie, dus richten wij ons op restproducten zoals houtsnippers, stengels en gras. Dit noemen we ook wel de tweede generatie biomassa, en dat gebruiken we op dit moment nog niet genoeg. Daarom hebben we met Avantium onlangs een Biorefinery Pilot Plant geopend in Delfzijl, die als eerste fabriek ter wereld de tweede generatie biomassa omzet in pure glucose. Die glucose kunnen we vervolgens weer gebruiken als basis voor allerlei verschillende chemicaliën en gebruiken in allerlei bioplastics.”

Hoe werkt die fabriek precies?

“We werken volgens het zogenoemde Zambezi-proces, een heel oud proces dat ene Bergius al in 1916 patenteerde. In principe werkt het heel simpel: je stort een grote reactor vol met houtsnippers en laat er zoutzuur overheen lopen. Dit zoutzuur heeft een bepaalde concentratie waardoor alle suikers oplossen behalve cellulose. Als al die andere suikers, uit het hemicellulose deel van de plant, uit de snippers zijn gespoeld verander je de concentratie van het zoutzuur. Nu kun je de cellulose wel afbreken en oplossen, en kun je die als glucose aftappen. In de reactor houd je dan pure lignine over, dat je kunt gebruiken als energiebron.”

Dit klinkt eigenlijk vrij simpel, waarom is het niet eerder toegepast?

“In de jaren dertig gebruikten enkele fabrieken in Duitsland en Rusland dit proces al wel, maar die bleken niet erg energie-efficiënt. Voor je de glucose kunt gebruiken moet je hem namelijk wel scheiden van het zoutzuur, maar daarbij verdunden ze het zoutzuur enorm. Dat betekent dat je het zoutzuur eerst weer moest concentreren door middel van destilleren om het weer te kunnen gebruiken, en dat kost veel energie. Wij hebben moderne methodes ontwikkeld om de suikers van het zuur te scheiden zonder dat we het zoutzuur verdunnen, dus dat maakt het commercieel haalbaar.”

Verwerken jullie de glucose zelf verder?

“We hebben voor dit project een mooie samenwerking met een aantal andere bedrijven in Delfzijl en omgeving. Zo levert Staatsbosbeheer de houtsnippers en gebruikt energiebedrijf RWE de lignine als vervanger van kolen voor hun elektriciteitscentrale. Van AkzoNobel krijgen we het zoutzuur en zij hebben plannen om de suikers die we produceren te gebruiken om azijnzuur te maken. En we hebben het project natuurlijk opgezet omdat Avantium zelf glucose nodig heeft. Zo gebruiken we het in de productie van furaandicarbonzuur, een van de grondstoffen van PEF, en als basis voor ethyleenglycol. Maar we houden de glucose niet voor onszelf, andere bedrijven mogen aankloppen als ze het nodig hebben. Glucose is een van de belangrijkste toekomstige bouwstenen voor biobased materialen omdat je er veel mee kunt, dus we verwachten zeker interesse.”

Gaan dit soort fabrieken de chemie verduurzamen?

“Volgens mij zorgen dit soort initiatieven ervoor dat we heel belangrijke stappen zetten. Wij werken nu op een tiental andere plaatsen in de wereld samen met lokale bedrijven om deze techniek ook daar te gebruiken. Uiteindelijk is biomassa eigenlijk de enige manier om materialen op een duurzame manier te maken. Voor brandstoffen kunnen we de olie nog vervangen door bijvoorbeeld elektriciteit uit wind of zon, door geo-energie of nucleaire energie. Maar voor materialen heb je alleen biomassa als alternatief. Volgens berekeningen van het Copernicus Instituut in Utrecht hebben we genoeg biomassa om een flinke verduurzaming van de kunststofindustrie aan te kunnen, tenzij we er op heel grote schaal brandstof van maken. Dan hebben we niet genoeg. Dus ik hoop dat de materialen waardevoller blijken dan de energiesector zodat wij er op grote schaal nieuwe, betere en duurzame plastics van maken.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink, en hoort bij het thema Duurzaamheid vergroten op Biotechnologie.nl.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden