Longread

Biobased Products Innovation Plant: ‘Innoveren voor bedrijven’

De Biobased Products Innovation Plant is de kraamkamer van succesvolle biobased producten, zoals zetmeelplastics van aardappelschillen en Biofoam van PLA. We namen een kijkje in deze grote onderzoeksfaciliteit - onderdeel van Wageningen UR Food & Biobased Research - waar al drie decennia lang wordt samengewerkt met bedrijven, overheden en andere onderzoeksinstellingen.

De Biobased Products Innovation Plant ligt wat verscholen in Axis, het gebouw op Wageningen Campus waar Food & Biobased Research zetelt. Maar twee deuren voorbij de ontvangsthal staan we ineens in de indrukwekkende R&D-faciliteit. Het oogt én klinkt als een echte fabriek, waar je hard moet praten om boven de decibellen van machines uit te komen. Onderzoekers in witte jassen en met veiligheidsbrillen houden processen nauwlettend in de gaten. Slimme ideeën om commercieel haalbare producten te maken met bouwstenen uit biomassa, worden hier op labschaal én pilotschaal getest.

Ruwe biomassa

Hoewel de productie van biobased producten, zoals kunststoffen, nog maar een fractie is van die van petrochemische producten, is de groei indrukwekkend. En de ontwikkelingen gaan snel, zegt Paulien Harmsen, onderzoeker bij Food & Biobased Research. Harmsen toont ons de plek in de hal waar de ruwe biomassa binnenkomt, van houtachtige gewassen als bermgras en tarwestro tot agrarische reststromen als suikerbietenpulp en palmolieresidu. Maar er wordt bijvoorbeeld ook onderzoek gedaan naar zeewier als bron van waardevolle componenten.

Paulien grasraffinage vat II.jpg

Voordat je biomassa tot waarde kunt brengen, moet je natuurlijk weten wat erin zit
Paulien Harmsen, onderzoeker bij Food & Biobased Research

Analyse van biomassa

We nemen de trap omhoog en gaan een van de laboratoria binnen. "Hier staat geavanceerde apparatuur dag in dag uit te draaien om biomassa te analyseren", legt Harmsen uit. "Voordat je biomassa tot waarde kunt brengen, moet je natuurlijk weten wat erin zit. We zijn op zoek naar waardevolle componenten, zoals specifieke suikers, cellulose, lignine, eiwitten en vetten. Voor analysedoeleinden is het verstandig de biomassa eerst te drogen of fijn te malen. Het is dan makkelijker om de waardevolle componenten te analyseren."

LC-MS Iontrap Alniek.jpg

Chemische bouwstenen

Een paar deuren verderop bevindt zich het (bio)chemisch lab. Hier wordt biomassa uit allerlei bronnen ontsloten en geraffineerd in hoofdfracties, vertelt Jacco van Haveren, programmamanager Biobased Chemicals. "Na ontsluiting maken we er chemische bouwstenen van, waarmee we een oneindig aantal producten en materialen kunnen maken. Die ontwikkelen we hier vooral op basis van suikers en lignine. We gebruiken hiervoor technologieën als fermentatie en biokatalyse, maar vaak zetten we ook katalysatoren uit de petrochemische industrie in omdat dit dan simpelweg sneller en goedkoper werkt." Van Haveren schat dat 7% van alle chemische bouwstenen nu al gebaseerd is op biomassa. "Ze zitten bijvoorbeeld in verven op basis van zonnebloemolie of in behangplaksel op basis van aardappelzetmeel."

WUR.0915.1151.1NN.jpg

Alternatief voor PET-fles

Onderzoeker Linda Gootjes demonstreert een reactor waarin men galactaarzuur (uit suikerbietenpulp) omzet in furaandicarbonzuur (2,5 FDCA). "Suikerbietenpulp gold altijd als laagwaardige reststroom, hooguit geschikt voor veevoer en met weinig voedingswaarde. Maar je kunt het ook gebruiken als alternatief voor polyethyleentereftalaat, bekend van de PET-fles. Denk aan de ‘plant bottle’ van Coca Cola die op basis van bioethyleen glycol ontwikkeld is en die men nu geheel biobased wil maken." Bedrijven als Cosun en Avantium willen inspringen op dit soort vragen uit de markt, zegt Christiaan Bolck, programmamanager Biobased Materials: "Zij zoeken naar mogelijkheden om reststromen of tot waarde te brengen of juist naar alternatieve bouwstenen, en vragen ons om ideeën. Hier worden de eerste stappen naar commerciële productie gezet. We kunnen componenten op zodanige schaal produceren dat we er polymeren en vervolgens kunststof materialen van kunnen maken."

PLA korrelsVI.jpg

Micro-organismen in kleine buisjes

Op naar het microbiologisch lab, waar onderzoeker en fermentatie-expert Jeroen Hugenholtz demonstreert waartoe minuscule bacteriën in staat zijn als zij flink aan het werk gezet worden. "Hier gebruiken we micro-organismen bijvoorbeeld om een component te produceren die aardbeien beschermt tegen snelle aantasting door schimmels. We kweken hiervoor een heleboel micro-organismen in kleine buisjes en laten ze lekker vermeerderen. Vervolgens voegen we ze toe aan de schimmel en kijken wat er gebeurt: groeit de schimmel snel, langzaam of helemaal niet? Op basis hiervan kunnen we een biobased alternatief vinden voor het gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen."

Emil met petrischaaltje.jpg

Vezelplaat van riet

Verderop, in het natuurvezellab, laat Christiaan Bolck een bijzonder stukje MDF-plaat zien: gemaakt uit riet. "We helpen Natuurmonumenten, Compakboard en DSM met de ontwikkeling van een biobased MDF-plaat, waarvoor het riet uit gebieden van Natuurmonumenten als grondstof dient. Om echt duurzaam plaatmateriaal te realiseren verdiepen we ons met DSM ook in de ontwikkeling van een biobased ‘binder’ zonder schadelijke stofjes erin. Zo komen we tegemoet aan de wens van consumenten om 100% biobased producten te gebruiken, met ook nog eens minder schadelijke stoffen erin."

BTWA.0214.0804.jpg

Met extrusie kun je grondstoffen goed mengen. Bovendien kun je de toepasbaarheid van materialen ermee verbreden
Christiaan Bolck, programmamanager Biobased Materials

Extrusie

Bijzonder aan de Biobased Products Innovation Plant is dat het onderzoek de hele productieketen behelst, inclusief de productie en het testen van protoypen. Bolck laat een aantal extruders zien, apparaten waarmee je uit polymeren korrels kunt maken. Hier maakt men de stap van polymeer naar product op basis van zetmeel of PLA. "Met extrusie kun je grondstoffen goed mengen. Bovendien kun je de toepasbaarheid van materialen ermee verbreden, bijvoorbeeld door de hitteresistentie en soepelheid te verbeteren." Bolck laat een plastic bekertje zien. Het ziet eruit als een gewoon plastic bekertje zoals we het al decennialang kennen. "Als je het in brand steekt, ruikt het naar karamel. Het is namelijk van PLA gemaakt."

Extrusie Richard IV.jpg

‘We kunnen aan alle knoppen draaien’

We sluiten af tussen de fermentoren. Onderzoeker Truus de Vrije laat ons een fermentor zien waarin een bruin, vlokkerig goedje borrelt. "Hier zetten we componenten uit zeewier –dat we bewerkt hebben via bioraffinage- met behulp van een bacterie om in melkzuur. Naast bacteriën gebruiken we soms ook schimmels, gisten en microalgen voor het fermentatiewerk. De kunst is het optimale proces te vinden, zodat bedrijven het rendabel kunnen inzetten. Hier kunnen we aan alle knoppen draaien. We kunnen lucht en stikstof toevoegen of het proces zuurstofloos maken. We kunnen het zuurgehalte (pH) regelen. En we kunnen spelen met de roersnelheid. Stap-voor-stap komen we zo te weten wat de optimale condities zijn voor de productie van biobased bouwstenen."

BTWA.0214.3685.jpg


Biobased Products Innovation Plant

The Biobased Products Innovation Plant is a large R&D facility used by Food & Biobased Research scientists to develop innovative processes to convert green raw materials (biomass) into biobased products. Our goal is to accelerate the development of the so-called Biobased Economy. Together with industrial partners, governments and other research institutes, we focus on the development of sustainable and economically viable biobased chemicals, materials, fuels and biomass sources for bio-energy. Have a look at our online brochure at www.wur.nl/bpip

Neem contact op met de experts

Wageningen UR Biobased Economy nieuwsbrief

Dit artikel verscheen in de Wageningen UR Biobased Economy nieuwsbrief. Wil je deze nieuwsbrief ook ontvangen? Laat dan je emailadres hieronder achter.

Meld je aan voor de themanieuwsbrief Circulaire & Biobased Economy