Promovendus speelt belangrijke rol in haalbaarheid geavanceerde bio-raffinaderij

Arjan Smit mag zichzelf met recht een uitvinder noemen. Op vijf patenten in de bio-raffinage prijkt zijn naam bovenaan. Hij werkt al vijftien jaar bij TNO en in 2019 zocht hij de samenwerking op met de Utrechtse hoogleraar Pieter Bruijnincx om te promoveren en zijn werk een stap verder te brengen. De resultaten daarvan dragen nu voor een belangrijk deel bij aan de haalbaarheid van een geavanceerde bio-raffinaderij op demoschaal. Smit promoveerde op 4 november.

De bio-raffinaderij speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van een duurzame, op biomaterialen gebaseerde economie. Hier worden verschillende soorten biomassa, zoals snoei- en agrarisch restafval, bermgras, riet en zelfs notendoppen, omgezet in bouwstenen voor uiteenlopende producten, waaronder bouw- en verpakkingsmaterialen, coatings, bioplastics en biobrandstoffen. Bio-raffinaderijen zouden op termijn fossiele olieraffinaderijen kunnen vervangen, maar vooralsnog zijn ze vaak niet genoeg concurrerend, onder meer vanwege de hoge proceskosten.

Primeur

Tijdens zijn promotieonderzoek, en in de periode daarvoor, heeft Smit, samen met een team van TNO, ontdekkingen gedaan die de concurrentiepositie en duurzaamheid van een bio-raffinaderij aanzienlijk verbeteren. Door te sleutelen aan het Organosolv-scheidingsproces, hebben zij een manier gevonden om op een kosten-efficiënte manier hoogwaardige groene bouwstenen, zoals cellulose, suikers en lignine, te isoleren uit biomassa.

Een andere belangrijke ontdekking betreft de flexibiliteit van het proces om deze stoffen te isoleren uit allerlei soorten biomassa-residuen: iets wat de haalbaarheid én duurzaamheid van een fabriek verder vergroot. “We kunnen nu tachtig tot vijfennegentig procent van de biomassa omzetten naar hoogwaardige groene bouwstenen”, aldus Smit. “Het nieuwe proces presteert uitstekend qua productopbrengst, economie én duurzaamheid, iets waar onderzoekers eerder niet in zijn geslaagd.”

Een geavanceerde bio-raffinaderij van dit type op demoschaal is een unieke ontwikkeling

Platgekookte prut

Pieter Bruijnincx begeleidde Smit tijdens zijn promotieonderzoek. Hij is hoogleraar Duurzame Chemie & Katalyse en expert op het gebied van de verwaarding van biomassa, waaronder lignine en de karakterisering ervan. De samenwerking met Bruijnincx en de Universiteit Utrecht heeft wat Smit betreft een belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling van het proces om hoogwaardige lignine te isoleren. Lignine is een stof die van nature veel voorkomt in planten en kan worden gebruikt als basis voor allerlei toepassingen, zoals isolatieschuim, coatings en lijm voor bijvoorbeeld de bouwsector. Lignine is chemisch zeer complex en erg gevoelig voor afbraak onder te stevige procescondities. “Iets te veel energie en je krijgt platgekookte prut”, aldus Smit. 

Minifabriek

Mede dankzij de resultaten uit het onderzoek van Smit, werkt TNO, onder de vlag van Biorizon Shared Research Center en samen met Nederlandse en Europese partners, nu aan de ontwikkeling van een bio-raffinaderij op demonstratieniveau. Deze kleinschalige versie van een volwaardige fabriek verwerkt tot één miljoen kilo biomassa per jaar en zet verschillende soorten biomassa om in hoogwaardige bouwstenen, waaronder een hoogwaardige lignine. “Een geavanceerde bio-raffinaderij van dit type op demoschaal is een unieke ontwikkeling”, zegt Smit, die zelf, vanuit TNO, de marktimplementatie coördineert. Het is de bedoeling dat de fabriek groene bouwstenen gaat leveren voor de bouw- en constructiesector. “Dat is een bewuste keuze, omdat we in Nederland een grote ambitie hebben voor biobased bouwen”, licht Smit toe. “Maar de technologie kan voor van alles worden ingezet, van elektronica tot medicijnen.”