Chemicaliën maken uit biomassa vraagt om het slim combineren van homogene en heterogene katalyse

Persbericht

Van biomassa-soep naar nieuwe bruikbare grondstoffen

Gepubliceerd op
12 juni 2014

Biomassa is geen olie. Toch zal biomassa de grondstoffen die nu uit fossiele bronnen komen moeten vervangen om aan de vraag naar plastics, oplosmiddelen, verf of lijm op duurzame wijze te voldoen. Een hele opgave omdat biomassa als uitgangsmateriaal veel verschillende samenstellingen heeft en per jaar verschilt, zegt prof.dr. Harry Bitter bij de aanvaarding van het ambt van hoogleraar Biobased Commodity Chemistry aan Wageningen University op 12 juni.

Samenstelling biomassa is niet constant

Biomassa als vervanger van aardolie stuit onmiddellijk op een berg hindernissen, wil je het voor hetzelfde doel benutten, zegt prof. Bitter in zijn inaugurele rede Chemicals from biobased feedstocks – integration on multiple length scales. Voor het van grondstof wisselen is alle reden want de olie raakt langzaam op en biomassa is CO2 neutraal. Maar biomassa is geen olie: het is doorgaans nat, bevat op moleculaire niveau hardnekkig en veel ‘lastige’ zuurstof, en de samenstelling is als de soep van de dag: telkens een andere smaak, voornamelijk afhankelijk van het hoofdingrediënt of het oogstjaar. En als vaste stof bovendien moeilijker te transporteren, vanuit meerdere locaties en alleen in een bepaald seizoen. “Uit die turbulente biomassasoep moeten we straks onze grondstoffen halen,” vat prof. Harry Bitter de uitdaging van zijn leeropdracht samen.

Bioraffinageprocess versnellen met katalysatoren

De kunst is om de nuttige moleculaire structuren in de biomassa te behouden of eenvoudig om te vormen tot bruikbare bouwstenen om zo de alternatieven die uit aardolie worden vervaardigd te vervangen. “Mocht dit klinken alsof we dit allemaal al kunnen, dan moet ik u teleurstellen”, aldus prof. Bitter. In zijn onderzoek zal hij zich voornamelijk richten op het vergemakkelijken van die omzettingen door middel van katalyse – een chemisch versnellingsproces  – zodat de organische moleculen uit de biomassasoep snel en selectief worden omgezet tot bruikbare bouwstenen die op hun beurt zijn te verwerken tot bijvoorbeeld voedseladditieven, medicijnen, lijmsoorten, verf, plastics of biodiesel. Na de omzetting blijven de gewenste producten tussen de overige biomassaresten zitten: “Daarom is het ook de kunst om ze slim te scheiden, bijvoorbeeld met membranen of door ze als vaste stof of als gas op te vangen”.

Nauwkeurig uitkienen welke moleculen waarvoor benutten

“Wat we hiervoor nodig hebben is wat ik tiptop-chemie en technologie noem”, zegt prof. Bitter. Met deze chemie (‘Turning variable input to tailored output’) heb je een flexibele invoer waaruit wel een vooraf gedefinieerde uitkomst moet komen. Nu al is het mogelijk om bepaalde componenten uit de biomassa te vissen en om te zetten tot bruikbare bouwstenen, zoals melkzuur. Aaneengeschakelde melkzuurbouwstenen vormen polymelkzuur waaruit inmiddels bioafbreekbare plastic bekertjes zijn te fabriceren. “De vraag is of we het fermentatief maken van het melkzuur verder kunnen versnellen door gebruik te maken van chemische katalysatoren”, zegt Harry Bitter. Ander voorbeeld is een nylonachtig materiaal bereid uit biomassa dat inmiddels wordt toegepast in de flexibele slangen van de benzinepomp. “Maar uiteindelijk moet honderd procent van de biomassa worden benut”, zegt de hoogleraar, “Daarom moet je nauwkeurig uitkienen welke moleculen uit de biomassa je voor welk einddoel wil benutten”. Over tien tot twintig jaar verwacht hij dat we een eind op streek zullen zijn.