De eerste en enige pilootlijn van bio-aromaten uit lignine in Europa
Mol, 6 oktober 2022: vandaag is de eerste en enige pilootlijn van bio-aromaten uit lignine in Europa officieel geopend op de VITO-site. Producten uit fossiele grondstoffen vervangen door biogebaseerde, performante en veilige alternatieven vormt voor de Europese chemische industrie een belangrijke economische uitdaging. Verschillende studies hebben biomassa die lignine bevat (bv. hout, gras, stro, maïsstro) geïdentificeerd als de biomassa bij uitstek voor de duurzame productie van chemicaliën en vooral van zgn. bio-aromaten. De volgende stap was het ontwerpen en ontwikkelen van een pilootinstallatie om bio-aromaten op een voor de industrie relevante schaal te produceren.
Met het EFRO-project LignoValue Pilot hebben Biorizon co-initiator VITO, Worley Belgium en PMV een pilootlijn gerealiseerd voor het demonstreren van technologieën om lignine in een continu proces te depolymeriseren (of in bruikbare stukjes te knippen). Met de pilootinstallatie kunnen proof-of-concepts van de verschillende processtappen geleverd worden. De LignoValue Pilot bevindt zich bovendien op een gespecialiseerde site, waar veiligheid, aanvoer van grondstoffen en afvoer van producten gewaarborgd zijn. De nabijheid van VITO, de Vlaamse onderzoeksorganisatie naar duurzaamheid, is een groot pluspunt.
Lignine, grondstof met ongekend potentieel
Lignine is een van de meest voorkomende organische materialen op aarde. Het is een molecule die de natuur zelf aanmaakt in de celwand van plantencellen en die sterkte en stevigheid geeft aan planten en bomen. Dat planten, struiken en bomen rechtop staan, hebben ze te danken aan de lignine die erin zit. Dankzij zijn chemische structuur kan lignine in de chemische industrie heel wat stoffen met aromatische verbindingen vervangen, die nu van fossiele oorsprong zijn. 40 % van alle chemicaliën zijn momenteel fossielgebaseerde aromaten, onder meer fenol en bisfenol A, resp. giftig en schadelijk voor mens en dier. Fenol en bisfenol A zitten onder meer in kunstharsen, die een breed gamma aan toepassingen kennen in diverse sectoren gaande van de bouw over mobiliteit en transport tot de kunststoffenindustrie.
Lignine wordt massaal geproduceerd als nevenstroom van bijvoorbeeld de huidige pulp- en papierindustrie. Het grootste gedeelte van die lignine wordt momenteel verbrand en dus enkel energetisch gevaloriseerd. Als grondstof voor bio-aromaten heeft lignine veel meer potentieel.
De van lignine afgeleide bio-aromaten zullen leiden tot innovatieve ontwikkelingstrajecten in de chemische industrie door een uitgebreid arsenaal aan nieuwe functionaliteiten en dus ook materiaaltoepassingen en hun verminderde toxiciteit t.o.v. fossielgebaseerde bouwstenen. Het gebruik van lignine en de daaruit afgeleide bio-aromaten voegt bovendien verschillende eigenschappen toe aan materialen, zoals stabiliteit, stijfheid, verbeterde krasbestendigheid, anti-bacteriële en anti-microbiële eigenschappen, waterdichtheid, verhoogde UV-bescherming, anti-oxidatieve eigenschappen, hechting, thermische weerstand, …; eigenschappen die lignine van nature bezit dankzij zijn unieke chemische structuur.
VITO loopt al jaren voorop in het onderzoek naar het gebruik van lignine als basisgrondstof voor chemicaliën. Zo is VITO, samen met TNO (Nederland) oprichter van het Shared Research Center Biorizon en verantwoordelijk voor de onderzoekslijn die bio-aromaten uit lignine ontwikkelt. Biorizon beoogt de commerciële productie van bio-aromaten uit zowel suikers als lignine mogelijk te maken om zo bij te dragen aan een duurzame en rendabele ‘groene’ chemische industrie.
De kloof tussen ontwikkeling en implementatie overbruggen
Het merendeel van de processen voor de productie van lignine-gebaseerde bio-aromaten is reeds ontwikkeld en gedemonstreerd op laboschaal. VITO heeft zich sinds 2018 geëngageerd om een pilootinstallatie, nl. LignoValue Pilot, te ontwerpen en te bouwen die de eerste productie van bio-aromaten uit lignine mogelijk maakt. Hierbij is Worley Belgium de engineering partner, die zelf ook investeert in hun kennisopbouw via het EFRO LignoValue Pilot project. De LignoValue Pilot werd gebouwd door het Nederlandse engineering bedrijf Zeton en is begin 2022 op de pilootsite bij VITO geïnstalleerd.
Om een industrieel relevante doorbraak in dit domein te realiseren kan de pilootinstallatie dagelijks meer dan 100 kg innovatieve bio-aromaten produceren, en dit via een continue procesvoering. Daartoe zal lignine in een solvent in aanwezigheid van een katalysator en waterstof verknipt worden tot kleinere chemische bouwstenen. De beschikbaarheid in voldoende hoeveelheden van deze kleine ligninegebaseerde bouwstenen zal een nieuwe waardeketen van innovatieve bio-aromaten tot stand brengen in samenwerking met materiaalproducenten zoals INEOS, Kingspan en SBHPP. De nieuwe waardeketens zullen bijdragen aan een verminderde afhankelijkheid van de chemische industrie van fossiele en secundaire grondstoffen en zo bijdragen aan het reduceren van de effecten van klimaatverandering (CO2-reductie).
Bovendien is de beoogde pilootlijn flexibel ontworpen zodat verschillende procescondities kunnen worden aangepast en getest om zo de gewenste bio-aromatische fracties te produceren voor marktgerichte toepassingen en productontwikkelingen. Dit alles moet toelaten om de nodige techno-economische proof-of-concepts te leveren om tot het uiteindelijke doel te komen: het bouwen en exploiteren van een demo-installatie in Vlaanderen voor de conversie van lignine naar biogebaseerde, gefunctionaliseerde aromaten en de ontwikkeling van een op lignine gebaseerde waardeketen van nieuwe chemicaliën.
Jo Brouns, Vlaams minister van Economie, Innovatie, Werk, Sociale economie en Landbouw, stelt: “Voor de duurzame transitie naar een klimaatneutrale samenleving is de bio-economie van enorm groot belang. Als we van biomassa en lignine circulaire grondstoffen en producten kunnen maken, worden we zo minder afhankelijk van fossiele brandstoffen. Met Vlaanderen zijn we een pioneer in de bio-economie, en met de opening van de LignoValue Pilot Plant versterken we onze positie hierin. Deze pilootinfrastructuur is immers een cruciale tussenstap om experimenten op laboschaal naar grootschaligere industriële processen te ontwikkelen.”
Geïnteresseerde bedrijven kunnen kostenloos lid worden van de community van Shared Research Center Biorizon via www.biorizon.eu/community/join/ en zich aanmelden voor Biorizon’s 9e virtuele jaarevent op donderdag 1 december met o.a. een keynote van Decathlon via 9th-biorizon-bio-aromatics-event.b2match.io/.
Meer info over VITO's onderzoeksgroep SPOT (Sustainable POlymer Technologies)
