Geïntegreerde Bioraffinage

Transcriptie

1 Geïntegreerde Bioraffinage in de TKI Biobased Economy 1 De Biobased Economy Teelt van biomassa ogst en mobilisering biomassa Primaire productie en verwerking Bioraffinage Verwerking nieuwe biomassa en reststromen Bestaande food en non-food biobased producten Conversie zuivere componenten tot chemicaliën Marktontwikkeling en valorisatie hoogwaardige componenten Directe benutting Kringloopsluiting / recycling Afstemming ketenoptimalisatie Integratie in bestaande infrastructuur 2 1

2 Visie en strategie Bioraffinage beoogt plantaardige en dierlijke grondstoffen te ontrafelen, zodat de volledige potentie van haar inhoudstoffen benut kan worden Gecascadeerd alle waardevolle componenten isoleren Geïntegreerd in de huidige biobased ketens Chemie: betaalbare, duurzame en beschikbare groene grondstoffen Agro-Food: meer waarde van het land via nieuwe producten, reductie footprint Tuinbouw: meer waarde uit tuinbouwgewassen via nieuwe producten; energie efficiency Energie: energievoorziening op duurzame en economische wijze vergroenen Water: duurzame kringlopen sluiten, vrucht-, proces- en afvalwater valoriseren Logistiek: voorkomen onnodig transport van water, mineralen, materialen Life Sciences: benutten genetische potentie van planten en organismen 3 Plaatje chemie Betaalbare, duurzame en beschikbare groene grondstoffen 4 2

3 Meer waarde van het land via nieuwe producten, Reductie footprint 5 Meer waarde uit tuinbouwgewassen via nieuwe producten, Energie efficiency 6 3

4 Energievoorziening op duurzame en economische wijze vergroenen 7 Duurzame kringlopen sluiten, Vrucht-, proces- en afvalwater valoriseren 8 4

5 Biobased grondstoffen Logistiek Life Sciences Water Tuinbouw + uitgangsmat. Energie Agro-food Chemie Procestechnologie Energie & Resource-efficiënte processen, Industriële ecologie Procestechnologie Lignocellulose Building blocks Eiwitten Mineralen Building blocks Cascadering Mineralen Building blocks Mineralen rganische stof Veredeling / GM gewassen Bioraffinage. 9 Biobased componenten 10 5

6 Innovatiethema s Technologische concepten Lignocellulose als grondstof Koolhydraatvalorisatie Eiwitvalorisatie Mineralen uit zijstromen Valorisatie van oliën en vetten Valorisatie (proces/afval)-water Advanced separation technologies Geïntegreerde bioraffinage concepten Totaalvalorisatie Cascadering vóór bijstook Kringloopsluiting (mineralen, water) Procesefficiëntie, industriële ecologie Chemie, A&F, T&U, Energie A&F, T&U, Chemie A&F, T&U Chemie, A&F, T&U, Water, Energie Water, A&F A&F, Chemie, T&U A&F, Chemie, T&U A&F, T&U, Chemie Energie, Chemie, A&F T&U, A&F, Water A&F, Chemie, Water Kleinschalige lokale bioraffinage T&U, A&F, Water 11 Lignocellulose als grondstof Lignine ntsluiting Cellulose Lignocellulose grondstoffen en reststromen Hemicellulose Chemicaliën Pyrolyse Raffinage Brandstof Energie 12 6

7 Lignocellulose als grondstof - ontsluiting Wat? Valorisatie lignocellulose houdende reststromen ntsluiting van lignocellulose tot individuele componenten, incl. voorbehandeling Hydrolyse van lignocellulose tot suikers Verdere conversie tot chemicaliën en materialen, eg. lignine (link naar biochemie en biomaterialen) Chemie, A&F, Energie Waarom? Bulk hoeveelheid groene uitgangsmaterialen voor chemicaliën Nieuwe vezelgrondstoffen voor vezelgebaseerde industrieën (eg. papier) (Grote) reststroom voor energie 13 Lignocellulose als grondstof - thermisch Wat? Pyrolyse gebaseerde bioraffinage (link naar biochemie en biomaterialen) Chemie, A&F, Energie Waarom? Hoogwaardige bulkchemicaliën (eg. phenolen, organische zuren) Totaalverwaarding van biomassa 14 7

8 Koolhydraatvalorisatie Wat? Fractionering, functionalisering, hydrolyse en/of conversie van polysaccharide koolhydraten A&F, Chemie Waarom? Toegevoegde waarde voor koolhydraten Benutten valorisatiepotentieel van zijstromen uit agro-food en papierindustrie Precision feeding voor veehouderij Nieuwe functionaliteiten en producten voor eg. biokunststoffen, voedingssupplementen, additieven voor papier, coatings, lijmen, cosmetica 15 Eiwitvalorisatie Wat? Isolatie, fractionering en functionalisering van eiwitten uit zijstromen Voeding en hoogwaardige technische toepassingen Grondstofflexibiliteit: toepassen van verschillende eiwitbronnen voor voedsel en andere producten Productie van algen, zeewieren op suikerrijke reststromen (link naar teelt) A&F, T&U Waarom? Toegevoegde waarde voor zijstromen en werkgelegenheid Lokale kringloopsluiting door minder soja-import Eiwitten met lagere ecologische footprint 16 8

9 Mineralen uit zijstromen Wat? ntwikkeling efficiënte valorisatietechnologieën voor mineralen uit vaste en vloeibare zijstromen ntwikkeling duurzame markten met nuttige toepassing Chemie, A&F, T&U, Water, Energie Waarom? Toegevoegde waarde voor reststromen en werkgelegenheid Globale kringloopsluiting het in balans brengen van Nederlandse overschot met wereldwijde schaarste 17 Valorisatie proces- en afvalwater Wat? ntwikkeling valorisatietechnologieën voor opgeloste componenten in vloeibare zijstromen Concepten voor watercascadering en hergebruik A&F, Water Waarom? Water is de kern van biobased processen: bepalend voor proceskosten, en toe te passen bioraffinage technologieën Veel van de waardevolle componenten zijn opgelost in water Water tot waarde brengen! Water is the next big thing 18 9

10 Advanced tunable separation technologies Wat? Identificatie en isolatie specifieke chemische componenten uit planten en plantenresten, en afval- en proceswaterstromen voor food en non-food producten Isolatie van biobased building blocks voor chemicaliën uit speciaal geteelde gewassen (link met teelt) Valorisatie overige waardevolle componenten (olie, vetten, biociden, kleurstoffen, pharmaceutica, etc.) A&F, Chemie, T&U, Water Waarom? Toegevoegde waarde voor zijstromen en werkgelegenheid Vervanging fossiele grondstoffen 19 GEÏNTEGREERDE BIRAFFINAGE CNCEPTEN 20 10

11 Totaalvalorisatie van grondstoffen en zijstromen Agrarische gewassen Agrarische en agro-industriële zijstromen Zijstromen uit de tuinbouwsector / secundaire plantenstoffen Zijstromen overige biobased processen (waterzuivering, papierproductie, ) Dierlijke bijproducten (mest, slachtafval) 21 CASCADERING VR BIJSTK 22 11

12 1.B From BEC to BBE park [Cuijk 2.0] Paper industry Paper Biomass/agro residues Enzyme Paper fibres Phase 5 Bio refinery Aa s peptides Lactate Phase 1 BEC fuel testing Electricity Phase 2 Heat Manure Kumac Pigs and cows Kumac ±200 farmers Kumac Phase 4 Green Gas bjectives Enzyme Digester Green C2 1 Running BEC Cuijk commercially (with two SDE+ subsidies) by unlocking lower grade biomass feedstock 2 Developing BEC Cuijk towards a BBE / C2C total concept as an example in The Netherlands (including future independence from subsidies) Lignine Cellulose Phosphate Chemical industry Manure valorization play ground Heat Phase 3 Dryer H2 Digestate Dry digestate and phosphate Export Internal Use 23 KRINGLPSLUITING, BDEM 24 12

13 Safe water, nutrient, and carbon re-use cycles B I M A S S R e F I N E R y & p R C E S S I n g F D C H E M I C A L S F I B E R S Washing water rganic solid residues AC chemicals Disease vectors MBR C-rich process water Products: Methane, Polymers,. anaerobic treatment Removal of salts biorotor sandfiltration helophyte effluent sludge AC chemicals Disease vectors Water P, N, K Valorisation H. & S. Metals Carbon to soil reuse in processing & agriculture Agroproduction environmental technology 25 PRCESEFFICIENTIE / INDUSTRIËLE ECLGIE TTAALCNCEPTEN 26 13

14 27 ethanol corn wheat 4 15 Qualitative example of Biorefinery Rotterdam (700PJ) DDGS 5 starch18 C6 sugars 18 7 ethanol 11 ethylene propylene fuel ethanol D cassava chips 8 2 glycerol fermentation products 2.5 plant oils soybeans rapeseed jatropha seed oil press cake (high protein) Medium protein 1 st residues - DDGS Mt raw materials converted to: - fuels = 12.5 Mt - chemicals = 9.5 Mt - animal feed 2 Mt - syngas 3 Mt - electricity 3800 MW glycerol methanol biodiesel 6 2 protein lignocellulose (LC) C5 sugars 1.5 C6 sugars MW lignin 1.5 -chemicals 0.5 diesel fuel animal feed N-chemicals lactic acid fuel ethanol electr MW R R D torrefied LC pyrolysis oil 3000 MW 10 syngas : operation D: development R: research 3 D 14

15 KLEINSCHALIGE LKALE BIRAFFINAGE 29 Forward integration reduces tranport cost and seasonality and will give more income to the farmer Fields Farm Processing Present 100% 100% Return flow 10% concentration fermentation Concept 100% Small scale processing 30% Return flow 70% 15

16 ZeaFuels/Byosis en Acrres: eiwit/ olie/ ethanol/wkk/ algen/... Mobiele grasrefiner: GRASSA! :Eiwit/ papier/ voeder 16

17 Hoe? - Voortzetten van en voortbouwen op bestaande succesvolle initiatieven en kennisbasis DL, TN en ECN - Binnen succesvolle PPS-constructies - ISPT, CCC, Wetsus, Protin - Gebruik makend van bestaande / in oprichting zijnde open biobased innovatie faciliteiten - Met versterkende kracht van MKB en regionale clusters - EU projecten als extra financiële ondersteuning voor kennisopbouw 33 En wat gaat u doen met bioraffinage? 34 17