Bioraffinage en SBIR: Kansen verzilveren in de praktijk

Transcriptie

1 Bioraffinage en SBIR: Kansen verzilveren in de praktijk Dit is een publicatie van: Agentschap NL Postbus RE Utrecht Agentschap NL is een agentschap van het ministerie van Economische Zaken. Agentschap NL voert beleid uit voor diverse ministeries als het gaat om duurzaamheid, innovatie en internationaal. Agentschap NL is hét aanspreekpunt voor bedrijven, kennisinstellingen en overheden. Voor informatie en advies, financiering, netwerken en wet- en regelgeving. September 2013 Bestelnummer 2TERM2013 gratis uitgave

2 Voorwoord Het Ministerie van Economische Zaken heeft de afgelopen jaren een impuls gegeven aan de ontwikkeling van bioraffinageprocessen en biogebaseerde producten. De tender Bioraffinage (TERM 2010) en de tenders van de SBIR over Agrologistiek en Biomassa, Groene grondstoffen, Eiwitten en Biobased Economy zijn recentelijk afgerond. Beide instrumenten zijn ingezet om de biobased economy in de praktijk een stap dichterbij te brengen. In deze brochure leest u wat de bedrijven in 29 projecten gedaan hebben met de ca. 17 miljoen die het ministerie van Economische Zaken via deze instrumenten geïnvesteerd heeft in het slechten van de beruchte valley of death, de fase tussen succes in het laboratorium en opschaling naar commerciële productie. TERM Bioraffinage heeft hiertoe pilot- en demonstratieprojecten ondersteund, waardoor bedrijven in staat waren aan potentiële afnemers kg product voor applicatieonderzoek te leveren. SBIR (Small Business Innovation Research) is een overheidsaanbesteding waarin gezocht wordt naar oplossingen voor maatschappelijke knelpunten. De overheid is daarbij vragende partij en eerste afnemer. De meeste projecten zijn geslaagd. Veel ervaring en kennis is opgedaan hoe in de praktijk biomassa zo efficiënt mogelijk omgezet kan worden in waardevolle producten. Vooral MKB-ers kregen hierdoor de kans zich op te werpen van solist tot wereldspeler. We hopen dat u gebruik maakt van de ervaringen van deze bedrijven en het netwerk dat zij samen vormen. drs. Roel Bol, directeur Programmadirectie Biobased Economy Ministerie van Economische Zaken

3 bioraffinage Avantium: Proeffabriek catalytische biomassa omzetting naar Furanics (PROOF) Het primaire doel van het PROOF project was de bouw van een testfabriek op het Chemelot terrein in Geleen. De doelstelling van de testfabriek was zowel Proof the Process, de generatie van voldoende data om opschaling mogelijk te maken als Proof the Product, het produceren van grotere hoeveelheden van de bouwsteen furaandicarbonzuur (FDCA) voor een nieuwe generatie groene materialen. De testfabriek is gebaseerd op een nieuw, katalytisch proces ontwikkeld door Avantium om koolhydraten uit biomassa om te zetten in FDCA, een bouwsteen voor onder andere polyesters, onder de merknaam YXY. Company, Danone, Solvay-Rhodia en Alpla mogelijk gemaakt. Er zijn dus zeer grote marktkansen om PET-flessen te vervangen door de zeer duurzame PEF-flessen, die volledig biobased kunnen zijn dankzij FDCA. PEF is ook technologisch superieur doordat het bijvoorbeeld veel betere barrière-eigenschappen heeft dan PET. De volgende stap in deze ontwikkeling is de bouw van een commerciële demonstratie fabriek van ton/jaar die medio 2016 operationeel moet zijn. Ed de Jong, , In december 2011 is de pilot plant officieel geopend en sinds die tijd heeft hij volgens specificaties en onder een 24/7 volcontinu regime geproduceerd. Het succes van de pilot plant heeft samenwerkingsovereenkomsten met o.a. The Coca Cola

4 bioraffinage bioraffinage Fotografie: Henk Flipsen COSUN: The Unbeatable Beet Royal Cosun Hoogland Gras en Groenvoeders Marrum B.V. Na de suikerproductie kunnen de reststromen van suikerbiet (bietenpulp en bietenblad) nieuwe hoog- en laagwaardige producten leveren voor de (petro) chemie. Ook bevatten ze nog nuttige eiwitten en mineralen. Cosun onderzoekt in dit project de technisch economische haalbaarheid van een geïntegreerd proces voor coproductie van deze producten uit biet. Bietenpulp: COBRA pilot plant voor de bioraffinage van bietenpulp maakt uit kg natte biomassa/dag gelijktijdig 1-50 kg van diverse soorten product (hoogwaardige vezels, speciale suikers, suikerzuren en oligosacchariden) op droge stof basis. Demonstratie van de conversie van de verkregen monosacchariden en suikerzuren in een speciale multi purpose reactor naar bouwstenen voor de chemische industrie zoals furaandicarbonzuur. De producten die verkregen zijn uit de pilot plant zijn gebruikt voor applicatieonderzoek en het verkrijgen van feedback uit de markt. Er is gekeken naar toepassingen in voeding, feed, cosmetica, detergenten, coatings, olie & gas productie, composieten en polymeren. Deze data zijn gebruikt voor de onderbouwing van de business case voor dit bioraffinage concept. Als vervolg wordt een demonstratieplant voor productie van vezels, speciale suikers, oligosacchariden en biobased chemicaliën op semi-industriële schaal voorbereid. De procestechnologische data uit dit project zijn goed bruikbaar voor de engineering ervan. Duynie ontwikkelde een proces voor het verbeteren van de feed kwaliteit van de bietenpulp door het deels af te breken tot een product dat geschikt is als brijvoer voor varkens. Bietenblad (Cosun en Hoogland) Er is getoetst of raffinage van geoogst bietenblad meer oplevert dan onderploegen. Op pilotschaal is blad geoogst, gewassen verkleind, geperst, gedecanteerd en gecoaguleerd. Dit levert diverse fracties op met vezels, eiwitten en opgeloste componenten waarvan de opbrengstwaarden bepaald zijn. Die waren niet hoger dan de waarde voor bodemverbetering door onderploegen. Harry Raaijmakers, , Edwin Poiesz, Photanol: Zonlichtgedreven productie van melkzuur vanuit CO 2 Phontanol, Colsen BV (zuivering), ICOS Capital Photanol, een spin-off van de Universiteit van Amsterdam, testte en optimaliseerde op pilotplantschaal hoe cyanobacteriën met een functionele set genen hun fotosynthetisch gemaakte interne stofwisselingsproduct omzetten in een gewenst product en uitscheiden. De genetisch ingebrachte fermentatiecassette bepaalt welk product wordt gemaakt. CO2 + H2O + zonlicht -> product + O2 De cyanobacteriën zijn geen eindproduct maar functioneren als katalysatoren in de fotobioreactor. Daarmee is de nutriëntenbehoefte minimaal, is geen verdere bewerking nodig en bevindt het product zich na scheiding van de biomassa in een nauwelijks met rest-nutriënten vervuilde oplossing. In 2008/2009 was op laboratoriumschaal proof of principle geleverd voor melkzuur, ethanol en etheengas, inmiddels ook voor 2,3 butaandiol en een andere hoogwaardige verbinding. Tussen 2010 en maart 2012 is een pilot plant ontworpen en gebouwd in het kassencomplex van het Science Park van de UvA, met een oppervlakte van 50 m 2 en een werkvolume van 2500 liter. Deze bestaat uit modulaire fotobioreactoren. Elke fotobioreactor bestaat uit een serie verticale cultuurbuizen met rookgasinlaten aan de onderkant voor maximale menging. Hoogte en onderlinge afstand van de systemen werden geoptimaliseerd voor lichtinvang. De scheiding tussen biomassa en cultuurvloeistof gaat met behulp van membraantechnologie. Het celmateriaal gaat terug naar de fotobioreactoren zodat een gesloten systeem ontstaat. Sinds maart 2013 vindt optimalisatie van het proces in de pilotplant plaats, hetgeen geleid heeft tot economisch interessante concentraties product. De volgende stap is verdergaande optimalisatie van procesontwerp en -voering evenals het aangaan van samenwerkingsverbanden en genereren van financiering voor commercialisatie. prof M.J. Teixeira de Mattos, m.j.teixeirademattos@uva.nl, ,

5 bioraffinage bioraffinage CRODA: Groene chemische bouwstenen voor polymeren Croda Nederland B.V. Umicore AG & Co. KG Monomeren met twee zuurgroepen zijn een grondstof voor veel polymere toepassingen. De meeste van deze monomeren worden echter verkregen uit fossiele grondstoffen. Het projectdoel was het ontwikkelen van een kosteneffectieve en commercieel toepasbare methode voor de productie van een duurzame bouwsteen op basis van plantaardige olie. Er is een nieuwe commercieel toepasbare route ontwikkeld voor de productie van 1,18-octadeceendizuur en derivaten daarvan. Technologische obstakels voor opschaling zijn weggenomen, waardoor het proces de beoogde bouwsteen in hoge zuiverheid levert, tegen een fractie van de kosten van de concurrerende fermentatie techniek. Tevens is de opschaalbaarheid van het proces bewezen door te produceren in een 1 tons pilot plant. De innovaties zullen worden beschermd met een (reeds ingediende) patentaanvraag. Naast het procesonderzoek is ook aangetoond voor welke toepassingen het ontwikkelde materiaal het beste geschikt is: de bouwsteen voegt hardheid en treksterkte toe aan Croda s huidige productenlijn. Tevens liggen er commerciële kansen op het gebied van personal care. Bas Wels, bas.wels@croda.com, , BUMAGA: Waterwaarde: Groene vetzuren uit proceswater van de papierindustrie Bumaga BV Eska Graphic Board DS Smith Packaging De Hoop Smurfit Kappa Roermond Papier Tijdens de productie van papier en karton uit gerecyclede vezels onstaan vluchtige vetzuren. Deze worden nu beschouwd als sterk storende componenten vanwege de geuremissies, kalkafzettingen en corrosie die ze veroorzaken. Het beheersen van de vetzuurproductie met biociden kost veel geld. Het projectdoel was de terugwinning van de waardevolle vetzuren uit het proceswater op een duurzame en economisch haalbare wijze. proceswater: een combinatie van adsorptie en extractie alsook een combinatie van extractie en destillatie. Beide resulteerden niet in het beoogde doel, gegeven de randvoorwaarden binnen de papierindustrie. Een nieuwe route voor valorisatie van de vetzuren werd gevonden door de omzetting in polyhydroxyalkanoaten (PHA s), een familie van bioplastics met op dit moment een dure productiemethode. Een technische evaluatie bestaande uit procesmodellering en laboratoriumschaal testen en een economische evaluatie waren dusdanig positief dat de papierindustrie nu op pilotschaal gaat testen. Michiel Adriaanse, m.adriaanse@bumaga.nl, , Resultaat project : Binnen het project zijn twee routes geselecteerd om vetzuren te isoleren uit

6 bioraffinage bioraffinage Melkzuurproductie uit reststromen van de papierindustrie (MIDAS) Purac Biochem B.V. (melkzuur) Crown Van Gelder N.V. (papier) Bumaga B.V. (onderzoeksinstelling) Crown Van Gelder produceert hoogwaardig papier. Reststromen die hierbij ontstaan bevatten (non-food) cellulose, krijt en andere verontreinigingen. Bumaga ontwikkelt krijt/cellulose scheiding waarna reststromen geschikt zijn voor fermentatie. Purac is wereldwijd de grootste producent van melkzuur en melkzuur derivaten. Reststromen papierindustrie zijn voor Purac een bron voor melkzuurproductie. Voordelen: kostenbesparing papierindustrie, non-food grondstof voor Purac. Het is technisch mogelijk papierslib te versuikeren en daaruit bio-chemicals zoals melkzuur te produceren. Dit project bewijst dat op pilot schaal. Alternatieve toepassingen van papierslib (b.v. verbranding) hebben op dit moment vaak meer economisch potentieel. CO2-credits en locatie specifieke factoren spelen hierbij een belangrijke rol. Economische schaalgrootte (100kT melkzuur) vereist logistieke oplossingen om voldoende papierslib op een locatie bij elkaar te krijgen. Purac: Peter Baets, Bumaga: Annita Westenbroek, Crown Van Gelder, Herman Jansen, Greencell-ID: Karton uit natuurgras Solidpack (fabrikant van massief karton en verpakkingen) Staatsbosbeheer (beheerder van natuurgebieden en natuurwaarden) Hoogland Marrum Gras en Groenvoeders BV (logistieke partner met betrekking tot biomassa) Millvision (onderzoek- en adviesbureau voor natuurvezeltechnologie) In Nederland beheert Staatsbosbeheer bijna hectare graslanden om de natuurwaarden te verbeteren. Onderdeel van het beheer is het periodiek maaien en afvoeren van het natuurgras. Dat levert meer plantenrijkdom op. Tot nu toe werd dit afgevoerde gras vooral vergist of gecomposteerd. Compostproductie is kostbaar en voor de producten die het oplevert is nauwelijks tot geen afzetmarkt. Vergisten levert groene energie. De vezel is dan echter direct uit de kringloop. Door de vezel te gebruiken in een massiefkartonnen verpakking, wordt dezelfde vezel meerdere keren gebruikt, alvorens deze afgevoerd wordt. Onderzocht is hoe door bioraffinage uit natuurgras een bruikbare cellulose pulp vezel voor massief karton gehaald kan worden, met als co-product groene chemie (stikstof en fosfor uit het grassap) voor de waterzuivering. Hierna is een procesconcept ontwikkeld dat nu op pilotschaal gerealiseerd en geëvalueerd is. De bioraffinage-aspecten rond cultuurgras zijn optimaal afgestemd en uitgewisseld met het Grassa project. De door de partners ontwikkelde technologie opent de deuren om (resten uit andere) eenjarige biomassa (bieten pulp, bermgras etc.) om te zetten naar geschikte vezels voor de papier- en kartonindustrie. Het projectconsortium gaat het proces en de markt verder ontwikkelen onder de naam GreenCell-ID en de pilotfabriek wordt in het najaar geopend! Staatsbosbeheer gaat op termijn ton gras leveren aan Solidpack. Het vermindert de beheerkosten van Staatsbosbeheer doordat de kosten van opslag en transport gedekt zijn. Leon Joore, Millvision B.V., (penvoerder) Mark Breugelmans, SolidPack B.V., Iranda Vermij, Staatsbosbeheer,

7 bioraffinage bioraffinage GRASSA!! meer waarde uit gras Gras- en Groenvoeders Hoogland Marrum BV, Beuker Vochtrijke Diervoeders BV, Eska Graphic Board BV, PMF Delfzijl BV, Sanovations BV, Courage, NOM (Cultuur)gras in Nederland niet volledig benut als ruwvoer. Rondom het grasgroei-seizoen komen andere eiwitrijke gewasresten, zoals bietenloof, beschikbaar die mogelijkerwijze waardevolle componenten bevatten De marktvraag naar duurzaam geproduceerd eiwit groeit De vraag naar alternatieve duurzame vezels voor toepassing in bijvoorbeeld de papier- en kartonindustrie groeit Een mobiele procesinstallatie, waarmee op pilotschaal modulair diverse soorten biomassa kunnen worden gescheiden. mobiel, dus geen transport van waterrijke verse biomassa modulair, dus afhankelijk van grondstof en gewenste fracties flexibel inzetbaar kleinschalig, dus nationaal goed dupliceerbaar en koppelbaar met andere initiatieven op het gebied van bioraffinage en bioenergie Optimalisering oogst: hoogwaardigere grondstof, efficiëntere logistiek Door de primaire milde scheiding, zijn de grascomponenten hoogwaardig inzetbaar en verliezen ze hun functionaliteit niet of zo weinig mogelijk Winning en opwerking van alle winbare deelfracties, zoals: Eiwitten voor feed (en food) (Gedeeltelijk) ontsloten vezels als groene grondstof voor industrie (verpakkingen) en energie (vergisting, verbranding) Fosfaatfractie (struviet) Concentraat van suikers, aminozuren en organische zuren t.b.v. diervoeders Reductie van mineralen overschot in NL en optimalisering van eiwit- en mineralenmanagement op melkvee- en intensieve veehouderij bedrijven. Uitwerking van een business plan, bestaande uit meerdere verdienmodellen, gebaseerd op een commercieel in te zetten mobiele procesinstallatie met een capaciteit van 8 ton/uur. Samenwerking met diverse andere bioraffinage initiatieven op het gebied van natuur- en bermgras, gewasresten uit tomaten- en paprikateelt, bietenloof Gjalt de Haan, Hoogland Marrum BV, gjaltdehaan@xs4all.nl, INDUGRAS: Productie van industriële grondstoffen uit natuurgras Clean Energy For Me (CEFM) TNO Overige partners: Wageningen UR Hogeschool CAH Vilentum Dronten Staatsbosbeheer Regio Noord-Veluwe Innovatiecentrum Groene Economie Noord-Veluwe (IGEV) B. Verhoef Landbouwtechniek Ontwikkeling van een duurzaam concept voor decentrale verwerking van niethoutige biomassa uit natuur en landschap (maaisel) als industriële grondstof. Economische evaluatie van de optimale ontsluitingstechnologie en ontwerp van een ontsluitingsplant op pilot- en industriële schaal. Door de ontsluiting worden de polymeren in deze biomassa toegankelijk voor fermentatie-industrie en/of bruikbaar als energierijke veevoertoepassing. Met het door TNO ontwikkelde SHS-proces (Super Heated Steam) wordt een hoge ontsluitingsgraad van de biomassavezel bereikt. De kostenfactoren van een ontsluitingsplant op industriële (maar decentrale) schaal leiden tot een aantrekkelijke business case. CEFM en TNO voeren daarom, met ondersteuning van IGEV en deelname van CAH Vilentum in het praktijkonderzoek, een vervolgpilot uit om proof of concept te leveren en het SHS-proces voor maaisel verder te optimaliseren. Met SHS-ontsloten maaisel speelt INDUGRAS in op behoefte in de markt/samenleving aan biobased grondstoffen die niet concurreren met voedselproductie. Evert Ruiter, info@cleanenergyfor.me, ,

8 bioraffinage bioraffinage Hygear: Bioraffinage voor chemische bouwstenen TNO: Raffinage van algen TNO Ingrepro Renewables BV De lipidenfractie van de geteste alg is laag. Na het ontsluiten kan uit de waterige fractie op een economische wijze het opgeloste functionele eiwit Rubisco gewonnen worden. Hygear, Abengoa Hidrógeno S.A., Wageningen UR Food & Biobased Research (FBR) Volledige benutting en lokale verwerking van biomassa bespaart geld, transport en energie. HyGear ontwikkelt daarom kleinschalige systemen die lokaal 2de generatie biomassa omzetten, via fermentatie en gas stripping, tot eindproducten met een hogere economische waarde, zoals alcoholen als isopropanol, butanol en ethanol (IBE). Het proces bestaat uit twee omzettingsstappen: de productie van IBE en waterstof, beide via fermentatie. Uit de studie (Proof of Principle) met FBR is gebleken dat de separate stappen mogelijk zijn. Het gecombineerde proces dient nog verder te worden onderzocht. Uit 100 kton ruwe biomassa per jaar wordt 27 kton/jaar glucose geproduceerd, dat geschikt is voor omzetting naar IBE en waterstof. De resterende biomassa wordt omgezet naar nuttige energiedragers: via vergassing ontstaat synthese gas (CO, H2 mixture ), via vergisting ontstaat biogas (CO2/CH4 mixture). Uit de studie is verder gebleken dat uit 100kton biomassa per jaar 5.4kton IBE per jaar wordt geproduceerd. Om vanuit glucose IBE te maken kan op energiebasis een efficiency van 54% worden behaald (H2 productie inbegrepen). In de volgende fase van het project wordt een pilot plant ontwikkeld. Deze zal één jaar draaien om zodoende data te genereren voor het herijken van zowel de procesmodellen als de systeemmodellen. Vervolgens wordt een unit op ware schaalgrootte (verwacht 100kton/a) ontworpen. Pauline van Steijn, , Micro-algen zijn een veelbelovende bron voor de productie van biodiesel, mits het kosteneffectief is. Maar hoe haal je zo efficiënt mogelijk de industrieel waardevolle componenten uit de algen? Voor de toepassing van deze waardevolle componenten in de voedingsmiddelenindustrie moeten ze bovendien hun functionaliteit behouden en dat vraagt om een milde processing. Het doel van het project is het ontwikkelen en op pilotschaal realiseren van een bioraffinage concept voor algen. Het bioraffinage proces begint bij het ontsluiten van de algen. Mechanische ontsluiting met een kogelmolen bleek het beste, vanwege het behoud van de functionaliteit van de componenten en de energiekosten (0.9 kwh/dm voor de geteste alg van Ingrepro, gekweekt in open vijvers). De vaste fase bestaat voor een deel uit celwand fragmenten die kleurloos geïsoleerd kunnen worden en mogelijk als voedingsvezel kunnen dienen. Het andere deel van de vaste fase bestaat uit hydrofobe eiwitten. Deze fractie is erg groen omdat het chlorofyl aan deze eiwitten is gebonden. Er is meer onderzoek nodig om deze eiwitten zonder chlorofyl in handen te krijgen. De scheidingen zijn op labschaal gerealiseerd en het project maakt mogelijk een doorstart in de tweede helft van 2013 om de resultaten op pilot schaal te reproduceren. Paul Bussmann, , Een belangrijke stap in het proces is het afscheiden van het IBE in een stripper. Modellen tonen aan dat butanol daarin voldoende gescheiden wordt. Dit is belangrijk voor de levensvatbaarheid van de H2 producerende bacteriën.

9 bioraffinage bioraffinage Orgaworld: Bio-NPK BTG: GAP Groene aardolie via pyrolyse Tekort aan fosfaten bedreigt wereldvoedselvoorziening Organische reststromen van huishoudens en de voedingsindustrie bevatten veel stikstof en fosfaat en zijn een uitstekende bron voor recycling Demonstratie van terugwinning stikstof, fosfaat en kalium terug uit organische reststromen, gebruik makend van duurzaam opgewekte warmte. Het eindproduct is een meststof voor de landbouw met een hoogwaardige nutriëntenverhouding (NPK). Interessante wereldmarkt voor fosfaten en andere nutriënten Eerste fase: digestaat indikking en thermische droging (opgeleverd mei 2013) Installatie schijvendroger (stoom) en ingebruikname Full scale productie van een stikstof- en fosfaatrijk gedroogd residue (Orgaworld PowerMix ) dat kan worden ingezet voor landbouw- en biomassa toepassingen met nutriëntenwinning 100% gebruik van restwarmte uit de WKK s; hergebruik van laagwaardige restwarmte uit zowel de WKK s als de slibdroger op het stadsverwarmingsnet van Amsterdam Uitdagingen: Stabiel en efficiënt industrieel droogproces binnen beperkte geur-emissieruimte en beschikbare warmte Ketenborging (transitie van verwerker naar producent) Rendabele productie van struviet en ammoniumsulfaat Ambities voor tweede fase ( ) Rendabele terugwinning van regionaal industrieel zwavel- en fosfaatrijk afvalwater via struvietwinning / ammoniumsulfaat naar organische meststof Invoeden van kalirijk materiaal uit biodieselproductie Invoeden van fosfaatrijk zuiveringsslib voor droging Martijn Bovée, m.bovee@orgaworld.nl, , BTG Biomass Technology Group B.V Albemarle B.V. Rijksuniversiteit Groningen Grootschalig gebruik van biomassa is vooral een logistiek probleem. Decentrale omzetting van biomassa bij de bron via pyrolyse in een energie-dichte vloeistof kan een oplossing zijn die leidt tot goedkoper transport. De vloeistof wordt vervolgens centraal verzameld en opgewerkt tot raffinagekwaliteit, en dient als grondstof voor een bestaande raffinaderij. Doel van het project is om bio-vloeistoffen geschikt te maken voor co-voeding in bestaande raffinaderijen, waarmee een deel van de output van de raffinaderijen (b.v. benzine, diesel) van hernieuwbare oorsprong is. Hydrogenering van de vloeistoffen over katalysatoren is daarbij het uitgangspunt. In het project is een belangrijke stap gemaakt in het aantonen van de potentie van dergelijke behandelde bio-vloeistoffen voor co-voeding in bestaande raffinaderijen. Zuurstofvrije oliën verkregen met de onderzochte hydrogeneringconcepten omvatten zowel benzine-achtige fracties, als mengsels van transportbrandstoffen met een hoog gehalte aan aromaten indien gewenst. De producten lijken vergelijkbaar met ruwe olie afgeleiden. Via diverse pilots zijn liters aan bio-vloeistoffen verder verwerkt. Het project heeft de interesse gewekt van diverse actoren. Diverse activiteiten zijn momenteel in opschaling, of worden verder geëxploiteerd in vervolgstudies en opdrachten, o.a. binnen de Europese Gemeenschap. Robbie Venderbosch, venderbosch@btgworld.com, , Emiel.vanBroekhoven@albemarle.com; h.j.heeres@rug.nl

10 SBIR SBIR BTG Biomass Technology Group: Groene grondstoffen uit bio-olie Smit & Zoon: Biogebaseerde lederchemicaliën SHR Rijksuniversiteit Groningen TU Delft SEnS Capital B.V. Empyro B.V Het doel was om chemicaliën van fossiele oorsprong te vervangen door producten gewonnen uit hernieuwbare biomassa. Bij BTG is een proefopstelling ontwikkeld die de bio-olie kan fractioneren in drie fracties: pyrolytische lignine, pyrolytische suikers en een waterfase met o.a. azijnzuur. De geproduceerde pyrolytische lignine bleek uitstekend geschikt als vervanger van fossiel fenol in fenol/formaldehyde lijmen. De pyrolytische lignine is ook geschikt als bitumen vervanger (Biotumen) in bijv. dakmaterialen en asfalt. De pyrolytische suikers zouden in de toekomst een zeer aantrekkelijke bron kunnen worden voor verschillende groene chemicaliën en bio-ethanol. De productie van schoon azijnzuur uit pyrolyse-olie bleek niet geschikt voor industriële toepassingen. Voor P/F lijm en Biotumen is de economische haalbaarheid onderzocht wanneer deze twee opties zouden worden geïmplementeerd in combinatie met de (toekomstige) pyrolyse fabriek (Empyro). De productie van de P/F lijmen kan qua prijs concurreren met conventionele P/F lijmen. De productie van Biotumen zou op deze kleine schaal nog niet kunnen concurreren met fossiel bitumen. Dat is pas economisch interessant bij grotere hoeveelheden en lagere kostprijs van bioolie. Biotumen kan in principe een groot gedeelte van (vooral hoogwaardige) fossiele bitumenproducten vergroenen. In het vervolgproject in het biobest products programma van de provincie Gelderland is al een grote hoeveelheid aan dakmembranen geproduceerd met pyrolytische lignine. Inmiddels is er ongeveer 900 m 2 aan Biotumen product gelegd op twee proeflocaties. Hans Heeres, heeres@btgworld.com, , Wageningen Universiteit Research LNV Productie en de veredeling van leer vereist diverse chemicaliën Deze zijn vaak gebaseerd op niet hernieuwbare, toxische en/of milieubelastende materialen Het is een uitdaging om deze te vervangen door gelijkwaardige biopolymeren De inzet van reststromen uit de biotechnologie geeft extra toegevoegde waarde Aantonen dat gemodificeerde biopolymeren gelijkwaardig zijn aan de huidige leerchemicaliën Een selectie maken uit kansrijke biogrondstoffen Synthetiseren van een aantal hierop gebaseerde biopolymeren Werkingsprincipe in de leerapplicatie aantonen Het economisch perspectief van deze biopolymeren voor de leerapplicatie vaststellen Voor enkele biopolymeren is aangetoond dat ze in sommige toepassingen gelijkwaardig zijn aan traditionele synthetische looihulpmiddelen. Inmiddels is met één product al commercieel succes bereikt. De marktacceptatie had enige tijd nodig, maar de verkoop vertoont een stijgende lijn. Ir. René Weltevrede, rene.weltevrede@smitzoon.nl, ,

11 SBIR SBIR Holland Novochem: Volledig oplosmiddelvrije staalcoatings Holland Novochem: BioSorb, natuurlijk absorbens voor organische stoffen Holland Novochem Technical Coatings BV Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR) Tata Steel Rijksuniversiteit Groningen De kostenpost voor de BV Nederland als gevolg van schade door corrosie is jaarlijks 17 miljard euro! Het houdt dus simpelweg in dat er met kleine verbeteringen bij de behandeling van staal al veel geld verdiend cq. bespaard kan worden. Hoewel er verschillende producten op de markt zijn die deze corrosie (deels) zouden kunnen voorkomen/remmen/stoppen, is er een grote behoefte aan een product dat de volgende eigenschappen heeft: op basis van natuurlijke grondstoffen of groene restproducten vergelijkbare of betere performance met bestaande producten makkelijk verwerkbaar en inzetbaar op bestaande systemen bij voorkeur in één laag dekkend volledig vrij van oplosmiddelen een goed economisch perspectief, bij voorkeur kostenbesparend Doel van project is te onderzoeken of een nieuwe tweecomponenten technologie (2K) gebaseerd op groene grondstoffen voldoet aan alle gestelde eisen en schaalbaar kan worden geproduceerd. Resultaat project : In het project is aangetoond dat de groene 2K technologie superieure coatingeigenschappen geeft (o.a. glans, hechting, dampdoorlaatbaarheid). Het onderzoek heeft tevens geresulteerd in een veilig en verantwoord schaalbaar productieproces. De coatings worden succesvol ingezet op metalen constructies, waardoor de levensduur aanzienlijk wordt vergroot. Xander Schoolen, a.schoolen@novochemgroup.com, , Holland Novochem BV Biosoil Rijksuniversiteit Groningen Royal Cosun Hoewel er zeer veel producten op de markt zijn die organisch chemische verbindingen kunnen absorberen uit gassen, vloeistoffen en vaste stoffen, is er een grote behoefte aan een product dat: volledig is opgebouwd uit natuurlijke grondstoffen hoge opnamecapaciteit heeft hoge selectiviteit biedt herbruikbaar is en economisch verantwoord is. Het doel van het project was aan te tonen dat natuurlijke oliën kunnen worden omgezet in een schaalbaar sponsachtig materiaal, wat als zodanig een krachtig absorbens is voor organisch chemische verontreinigingen uit allerlei fasen. In het project is een aantal methodes onderzocht voor het gecontroleerd polymeriseren van natuurlijke oliën en afvalvetten. Het is mogelijk om via extrusie een sponsachtig materiaal te verkrijgen dat tot zeven keer haar eigen gewicht aan verontreinigde vloeistof selectief kan opnemen. De contaminatie kan worden afgescheiden door uitpersen, waarna de spons opnieuw kan worden ingezet! De technologie kan van waarde zijn bij legio scheidingsprocessen, in het bijzonder vloeistof/vloeistof (energiezuinig alternatief voor destillatie). Focus ligt vooralsnog op de spilmarkt, alwaar selectieve en effectieve absorptie zeer gewenst is. Dr. Erik Bijpost, e.bijpost@novochemgroup.com, ,

12 SBIR SBIR Kruidenier: Afval als voeding voor duurzamere agrologistiek Provalor: Gezonde voeding of composthoop Blaarkopketen Vanaf 2009 werkt de Kruidenier Groep (Kruidenier) aan een nieuwe duurzame keten met blaarkoprunderen aan de basis. Kruidenier werkt bij de opbouw van deze keten intensief samen met haar vaste vleesleverancier Vlees en Vleeswarenbedrijf Ruitenburg, veehandelaren (Hunland Impex en Boeder s Veehandel), blaarkopexpert Rivierduin G38 Advies en blaarkopveehouders. Op basis van economische (veevoeder is duur), logistieke (efficiëntie), CO2-gerelateerde (import van soja) en milieutechnische (inzet van afval) overwegingen is onderliggend project opgezet. Gebaseerd op de Cradle-to-Cradle/circle economie gedachte richt dit project zich op het opzetten van een logistiek proces om nuttige afval- en bijproducten van voedselproductie door de voornaamste leveranciers van Kruidenier alsmede retourstromen bij klanten in te (laten) zamelen als veevoer voor blaarkoppen. De blaarkop dient als boegbeeld van de duurzame ketens waar Kruidenier voor staat. Als stakeholders zich verbonden voelen met de blaarkop, zijn ze ook sneller genegen zich in te spannen voor de doelen van dit project. Op 4 juli 2013 tijdens de conferentie Groene Cirkels bij de Heineken Brouwerij Zoeterwoude, werd verteld door de Gebiedsregiseur Groen, Provincie Zuid Holland, dat Kruidenier door het organiseren van de jaarlijkse Blaarkopmiddag er voor heeft gezorgd dat er een gezamenlijke droom is ontstaan. In deze droom die uitgewerkt is in de Groene Cirkels zal Kruidenier ook haar SBIR-project verder vervullen. Kruidenier heeft in het afgelopen jaar resultaten kunnen boeken met dit SBIRproject door in te steken op het verkorten van ketens waardoor Kruidenier nu rechtstreeks inkoopt bij agrariërs. Tevens wordt tijd geïnvesteerd in ongebruikelijke samenwerkingsverbanden die uiteindelijk bijdragen aan toename van biodiversiteit, en het optimaliseren van regionale reststromen. Christy Kool, c.kool@kruidenier.nl, , Provalor VION Food Groep LANS The Greenery In de Nederlandse glastuinbouw worden klasse 3 tomaten, paprika s en komkommers niet gebruikt maar gecomposteerd. In dit SBIR project is aangetoond dat deze reststroom middels bioraffinage een potentiële waarde heeft van 12 miljoen indien deze wordt omgezet in sap, natuurlijk kleurstoffen en voedingsvezel. Dit komt neer op 1,2% additionele opbrengst t.o.v. de huidige economische waarde, zonder dat daar wezenlijk extra energie en arbeid voor benodigd is. Onderhavig SBIR-project is zeer succesvol verlopen. Provalor en partners hebben baanbrekend werk verricht. Vooral de onoplosbare voedingsvezels gewonnen uit de klasse 3 groenten blijken vanuit positief effect op gezondheid uiterst interessant. Provalor en partners zijn erin geslaagd deze voedingsvezels uit, om esthetische redenen, afgekeurde groenten te winnen en te raffineren. Hierdoor wordt een belangrijke duurzaamheidslag gemaakt en werkelijk iets aan het tegengaan van voedselverspilling gedaan. De gewonnen onoplosbare voedingsvezels vinden hun weg naar industriële afnemers die deze verwerken in vleeswaren, vleesvervangers, kaas, sauzen etc. Betreffende onoplosbare voedingsvezels zijn energiearm en zodoende van belang in de strijd tegen obesitas. Bovendien hebben deze voedingsvezels een sterk vochtbindend en textuur verbeterend vermogen waarmee ze bijdragen aan clean-label door het vervangen van ingrediënten met E-nummers. Inmiddels heeft marktintroductie van deze voedingsvezels succesvol plaatsgevonden en worden deze door diverse fabrikanten in hun levensmiddelen verwerkt. Ook het gewonnen tomatensap van Nederlandse tomaten staat al in de schappen. Piet Nell, info@veggiefiber.com, info@provalor.nl, , en

13 SBIR SBIR Gesitrans: Champost verwaarden Cox Champignons Sikes Champignons B.V. Sikes Pottevenweg B.V. Het projectdoel was het minder aantal kilometers rijden met de champost, een voordeel halen met de kostprijs en de dekaarde te gaan hergebruiken. De doelstelling is behaald. Het hergebruik van de champost moet nog geoptimaliseerd worden. De kansen op de markt liggen er door samen met bestaande partijen in de markt van GFT of groencompost te werken. Gerard Sikes, , Groot Zevert Vergisting: Eendenkroos, sleutel naar korte nutriëntenkringloop CC Advies ForFarmers Thecogas Het doel van het project is het ontwikkelen van eendenkroos als teelt om het te gebruiken als eiwitbron in veevoer. Deze drijvende waterplantjes bevatten tot circa 40% eiwit dat qua samenstelling lijkt op dat van soja en andere in veevoeders veel gebruikte eiwitbronnen. De plantjes groeien goed op medium met runder- of varkensmest als voedingsbron. De productie van eendenkroos is hoog (circa ton ds per ha per jaar). Door de combinatie van eigenschappen kan eendenkroos worden gebruikt als sleutel tot een duurzame kringloop voor mineralen en nutriënten. van de veevoederwaarde. Hierdoor staat nu een kant en klaar concept klaar voor marktintroductie. Het concept is aantrekkelijk voor nagenoeg alle melkveehouders en varkensboeren in Nederland en de andere Europese landen. In vergelijking met sojateelt geeft eendenkroos vermindering van de CO2 emissies van circa 80 ton CO2 equivalent per ha teelt. De teelt van een ha eendenkroos in Nederland vermindert de noodzaak van de teelt van soja op circa 6 ha in Zuid Amerikaanse landen, hetgeen aantasting van het tropisch regenwoud belangrijk kan doen afnemen. De marktkansen voor eendenkroos zijn dan ook bijzonder goed. Arjan Prinsen, Groot Zevert Vergisting, a.prinsen@groot-zevert.nl, Hayo Canter Cremers, CC Advies, h.cantercremers@chello.nl, Gedurende het project is de teelt opgeschaald van grote labschaal tot kleine praktijkschaal. Daarnaast zijn de noodzakelijke stappen doorlopen om het te mogen gebruiken als veevoer, waaronder de GMP certificering en het onderzoek

14 SBIR SBIR TCEGofour: Bio Product Processor (BPP) RUG Biobrug WUR ABBC Ekwadraat Imenz Provincie Groningen KNN Syntens United Nations Het op kleine schaal bioraffineren van Agro-producten op de boerderij tot hoogwaardige half- en eindproducten, opdat de netto opbrengst per hectare fors omhoog gaat en de boer als bijproduct alle energie producten voor de boerderij, zoals APPO (biodiesel), stroom, warmte en veevoer zeer goedkoop ter beschikking heeft, en waarbij geen food, feed of grond voor fuel wordt gebruikt. Eind 2013 worden de eerste units geplaatst bij Mts Jaap Dun in Musselkanaal. Inmiddels heeft de United Nations de Bio Product Processor opgenomen in hun helpcare programma. De boer kan met 1% van zijn voortgebrachte biomassa, zelf voorzien in alle benodigde energie, zoals stroom, warmte en biodiesel op de boerderij. Met de BPP ligt de focus primair op hoogwaardige food- en feed producten, inmiddels is er zeer grote belangstelling uit de Agro wereld. De Bio Product Processor maakt feed, lignocel, peptiden, nutriënten, medical- en personal care producten, en allerlei food artikelen. Peter van der Klok, , , Protix Biosystems: De Blauwe Weg Wageningen Universiteit Rabobank Gemeente Dongen Pullens MT Royal Haskoning Insecten zijn in de natuur een hoogwaardige bron van eiwitten voor veel vissen en vogels. Insecten zijn daarnaast in staat effectief waardevolle nutriënten zoals eiwitten en vetten op te bouwen uit arme stromen. In de voedselketen vallen veel stromen af waarin nog functionele eiwitten en vetten aanwezig zijn. Het projectdoel was om een technologie te ontwikkelen om op grote schaal insecten te produceren op organische reststromen. Protix heeft een werkend prototype ontwikkeld waarmee 250 ton op jaarbasis geproduceerd kan worden. Daarvoor zijn een aantal grote technische uitdagingen overwonnen zoals de klimaatbeheersing en de controleerbaarheid van het substraat waarin de insecten zich bevinden. Daarnaast is een scheidingssysteem ontwikkeld om de insecten schoon te scheiden van het restsubstraat. Met de geproduceerde eiwitten zijn diverse testen gedaan en zeer goed ontvangen bij de grotere visvoer producenten. Ons doel is om o.a. vismeel te vervangen in bijvoorbeeld visvoer van kweekzalm. Vismeel wordt gemaakt van wildgevangen vis en is daardoor niet duurzaam. Niet alleen is insecteneiwit een duurzaam alternatief, maar hebben we berekend dat het insectenmeel een reductie van 30-50% oplevert in land- en energiegebruik ten opzichte van vismeel dat we willen vervangen. Die berekening is in samenwerking met de WUR uitgevoerd. Protix is op dit moment met de ontwikkeling en realisatie van een ton fabriek bezig. Hiervoor worden diverse grote partijen in vernieuwende business modellen samengebracht. Een dergelijke productiefaciliteit zou een eerste in de wereld zijn. Het SBIR programma is van grote waarde geweest voor onze innovatie voortgang. Kees Aarts, ,

15 SBIR SBIR Meatproteins: Collageen Eiwitten Meatless: Eat meatless or less meat? Rijksuniversiteit Groningen Pvindustries Gelita A.G. Doelstelling van het project is een opschaalbare methode te ontwikkelen om uit dierlijke bijproducten op een efficiënte wijze hoogwaardige eiwitten te extraheren. Doelstelling daarbij is om eiwitfracties die wel geschikt zijn voor humane consumptie, maar daar nu niet belanden, geschikt te maken voor toepassingen in food grade producten waar dierlijke eiwitten gevraagd worden. Het met een hoog milieubeslag geproduceerde vleeskarkas dient optimaal met zo weinig mogelijk verlies omgezet te worden naar food grade producten. Tevens is gezocht naar een productiemethode met een zo laag mogelijk energiegebruik en milieubelasting. Het onderzoek heeft geleid tot een haalbare en opschaalbare methode voor de winning van collageeneiwitten uit dierlijke bijproducten. Het energiegebruik is geminimaliseerd door slimme keuzes in het productieproces. Tevens wordt CO2 gebruikt (verbruikt) als zuur in de collageenextractie waardoor het productieproces CO2 consumeert. Door een slimme keuze van de productielocatie en samenwerking met naastliggende bedrijven wordt de productie opgezet met restwarmte uit een aardappelzetmeelfabriek en wordt de restwarmte van de collageenproductie volledig geconsumeerd door een andere buurman. J.G. ten Kate, Het brengen van hybride producten tussen vlees en vleesvervangers vanuit een innovatief idee naar mainstream. Eat meatless or less meat? 65% van alle Nederlandse supermarkten verkoopt nu hybride producten, daarmee is een nieuwe categorie ontstaan tussen vlees en vleesvrij. Jos Hugense, ,

16 SBIR SBIR NPSP Composieten: Nabasco, Nature Based Composites AquaPro: Biobased Waterboxx voor boomteelt Wageningen UR IVAM Nova Institut Van de Bilt HempFlax Vezelversterkte kunststoffen, ook wel composieten, zijn een groeimarkt in diverse industrieën als transport, windenergie, straatmeubilair, bouw en automotive Dit komt door hun hoge sterkte t.o.v. gewicht, vormvrijheid, laag benodigde onderhoud en vele integratiemogelijkheden Echter: aan het eind van de gebruiksfase is composietmateriaal lastig te recyclen en de CO2 footprint van het materiaal kan beter Hierom ontwikkelt NPSP Composieten Biobased composieten op basis van natuurvezels als vlas en hennep en op landbouw restmaterialen gebaseerde harsen. Ontwikkelde Biocomposieten zijn lichter en stijver dan glasvezel-polyester Klanten o.a. NS, Pastoe, Alfen, Enexis, InHolland, ANWB, Staatsbosbeheer, Van.Eko, WES Diverse toepassingen in straatmeubilair aan de rand van een marktdoorbraak Zwaarbelaste en dragende constructies met Biocomposiet zijn goed mogelijk. Willem Böttger, , Technisch Teken Bureau Matrico VOF Modified Materials Lolaar Spuitgiettechniek B.V. HAS Kennistransfer Bioplastics Hendrikx Matrijzen Prototypen Verbi Gereedschappen B.V. Door gebruik te maken van een watercontainer kan de verdroging van jonge bomen voorkomen worden. Het doel is de productie van het eerste prototype watercontainer op basis van biobased grondstoffen, in eerste instantie op basis van biobased plastics, vanwege de ontwikkelingen op basis van cellulose pulp. Probleemstellingen van de cellulose watercontainer: Selectie van de juiste additieven om de watercontainer waterbestendig en vraatbestendig te maken Ontwikkeling van een papierpulp matrijs voor de verwerking van de cellulose Resultaat is een commercieel haalbare watercontainer van papierpulp. Verdere ontwikkeling van geschikte papierpulp uit herbruikbare natuurlijke vezels Selectie juiste additieven om de papierpulp langer waterbestendig te maken maar wel afbreekbaar Selectie additieven voor bevordering plantengroei Productiesnelheid papierpulp matrijs nog verder optimaliseren / kostprijs verlagen De afzet heeft grote potentie omdat de vraag naar een goedkopere watercontainer voor eenmalig gebruik groot is. De grote markten zijn: openbare gebieden langs wegen en gebouwen, herstel van aangetaste gebieden zoals geërodeerde berghellingen en verbrande gebieden, consumentenmarkt. Pieter Hoff, info@groasis.com, ,

17 SBIR SBIR MedPaperFoam: vervanging traditionele grondstoffen in (para)medische toepassingen Zoektocht naar het verbeteren van diverse technische eigenschappen van PaperFoam (sterkte, vochtbestendigheid, stralingsbestendigheid) om het product geschikt te maken als verpakkingsmateriaal en disposable voor de medische industrie. Op deze wijze kan fors worden bespaard op de carbon footprint van de medische industrie. In het project zijn nieuwe recepturen ontwikkeld waardoor een hogere vochtbestendigheid gecreëerd is alsmede meer sterkte verkregen is. Ook is onderzocht hoe combinaties met andere materialen te maken zijn, waardoor bijvoorbeeld het sealen van PaperFoam met een doorzichtige folie mogelijk is geworden. Door deze ontwikkelingen zijn concrete mogelijkheden ontstaan om producten in de medische sector te verpakken. Mede gestuurd door de focus die dit onderzoeksproject gelegd heeft op het marktsegment Medisch en Paramedisch, zijn in vervolg op het project ook diverse (para)medische bedrijven geïnteresseerd geraakt in PaperFoam als verpakkingsmateriaal. Mooie voorbeelden zijn verpakkingen voor inhalers, insuline-pompjes, gehoorapparaten en spuiten. De vochtbestendigheid is nog niet zodanig verbeterd dat PaperFoam toepassingen gevonden heeft als disposable; dit mede omdat hier nog een prijsbarrière bestaat. Mark Geerts, PaperFoam B.V., , Haynest: bio-afbreekbare EPS substituut Ingenia GKID Wolters Europe Verpakkingen uit EPS (expanded polystyreen, piepschuim ) worden praktisch niet gerecycled. Haynest is een nieuw verpakkingsmateriaal ter vervanging van EPS. Het bestaat uit grasachtige vezels, verbonden door middel van een biobased binder. Het vermindert daarmee het gebruik van fossiele grondstoffen, en bijbehorende CO2 productie. Haynest is 100% biobased en composteerbaar, en er is een lage energiebehoefte bij productie. De LCA van Haynest presteert 4 tot 5 keer beter op energieverbruik en CO2 uitstoot dan EPS. Met ondersteuning van SBIR is er een prototype machine gebouwd waarmee thans plaatmateriaal kan worden gemaakt. Inmiddels is Haynest bezig met het ontwikkelen van een machine waarmee vormdelen kunnen worden geproduceerd. Ronald Verberne, info@haynest.com, ronald.verberne@haynest.com,