Reststromen. Wanneer je het over productie hebt, dan krijg je onvermijdelijk ook reststromen. De zoektocht naar duurzame oplossingen gebeurt op vele terreinen. Een van de meest uitdagende is de chemiesector.
Reststromen. Wanneer je het over productie hebt, dan krijg je onvermijdelijk ook reststromen. De zoektocht naar duurzame oplossingen gebeurt op vele terreinen. Een van de meest uitdagende is de chemiesector.
Die heeft kenmerkend zeer complexe reststromen, waarin bovendien vaak ook nog zeer dure grondstoffen zitten. De vraag naar scheidingstechnologieën als duurzaam alternatief voor de nu klassiek gebruikte technieken zoals distillatie en verbranding, is dan ook groot. Duw in de rug zijn de Vlaamse Moonshots voor een carbon circulair en CO2-arm Vlaanderen in 2050.
Het is in die lijn dat in juni 2019 het CATALISTI cluster SBO-project EASiCHEM van start is gegaan. Chemische bedrijven worden geconfronteerd met zeer uitdagende vloeistofscheidingen van moleculen die heel erg hard op elkaar lijken. De trend van meer biogebaseerde en/of op maat gemaakte chemicaliën zal die vraag nog doen toenemen. Voor dit soort scheidingen is er nood aan efficiënte Affiniteitsscheidingen (AS). Daarvoor bestaan al technologieën zoals de vloeistof-vloeistofextractie. Daarbij fungeert het extraherend oplosmiddel als scheidingsmiddel. Maar er is ook vloeistofchromatografie, waarbij men gebruik maakt van de verschillende affiniteit van stoffen om ze te scheiden. Zowel vloeistof-vloeistofextractie als vloeistofchromatografie hebben echter hun beperkingen. EASiCHEM wil die tekortkomingen aanpakken door meer doeltreffende en duurzame AS-processen te ontwikkelen. Het wil daarbij gebruik maken van membranen.
Enerzijds via membraangebaseerde AS-processen waarbij de selectiviteit van chromatografie naar membraanscheidingen wordt gebracht. Daarbij wordt gebruik gemaakt van gefunctionaliseerde keramische membranen. Anderzijds via continue chromatografie waarbij gebruik wordt gemaakt van een membraancontactor-achtig ontwerp op microreactorschaal.
Het is de opdracht van VITO om de functionaliteit van de membranen aan te passen aan de toepassing. Het uiteindelijke doel is om een effectieve beslissingsboom af te leiden die elk specifiek scheidingsprobleem met het beste AS-proces verbindt. EASiCHEM is een consortium van zeven partners. Het project loopt nog tot eind 2022.
In het SuMEMS-project – deel van het Catalisti-programma ‘valorisatie van sidestreams’ - gaat alle aandacht naar de farmasector. Weinig sectoren hebben zo’n complexe reststromen als de farma. Die reststromen worden nu verbrand. Dat is niet alleen ecologisch belastend, maar het kost ook veel energie en het is niet duurzaam. Bovendien bevatten de reststromen van de farma zeer kostelijke elementen (bv palladium) die zouden kunnen gerecycleerd en opnieuw gebruikt worden. Dit project wordt getrokken door de farmabedrijven Janssen en Omnichem en het OEM-bedrijf InOpsys. VITO en de KU Leuven vervolledigen dit consortium. SuMEMS zoekt naar een innovatieve oplossing voor afvalstromen die oplosmiddelen bevatten die eigen zijn aan de fijnchemische en farmaceutische industrie. Die afvalstromen bevatten stoffen die (ecologisch) zeer schadelijk zijn zoals actieve farmaceutische bestanddelen, maar ook oplosmiddelen en/of zouten en metalen. Biologisch afbreken is daardoor onmogelijk. Blijft verbranding over, maar die is duur, energieverslindend en milieubelastend. Bovendien verbrand je dan ook de stoffen die eigenlijk zouden kunnen gerecycleerd worden.
Via membraantechnologie wil SuMEMS een doorbraak bereiken. Zo zou men in bestaande waterbehandelingsinstallaties ter plaatse het gezuiverd water kunnen behandelen, en tegelijk ook de waardevolle componenten – zoals edele metalen – kunnen recupereren. Het project omvat een uitgebreide selectie van membranen, gaande van commerciële membranen tot membranen in ontwikkeling aan de KU Leuven en/of VITO, een systematische prestatiestudie en een demonstratie van de meest effectieve processen in de vorm van pilootprojecten. Dit project loopt nog tot en met 2020.
Membraanfiltratie is voor de farmaceutische sector bijzonder belangrijk. Als men op een veilige en doeltreffende manier in proces API-opzuivering (Active Pharmaceutical Ingredients) zou kunnen doen, dan zou dat een wereld van verschil maken. Zo is er in 2019 ook een bilateraal project van start gegaan waarbij via kleinschalige testen membraanscreening op laboschaal gebeurt. Dat project is kleinschalig opgestart en al succesvol op grotere laboschaal uitgeprobeerd. Zo is vastgesteld dat dit systeem veel efficiënter is dan de alternatieve processen en dat de keramische FunMem membranen van VITO beter geschikt zijn dan de polymeermembranen die nu al op de markt voorhanden zijn. Dit project werd ondertussen reeds op pilootschaal verdergezet, met bevestiging van de veelbelovende lab-resultaten.
De interesse van de farma in deze procedure heeft geleid tot een uniek project waarbij vier farmaceutische bedrijven samen hebben besloten om de krachten in één overkoepelend project te verenigen met VITO als uitvoerder. Dit project moet eind 2020 afgerond zijn.
De Vlaamse Moonshots…
Vlaanderen wil tegen 2050 niet letterlijk naar de maan, maar wil wel op basis van vier thematische ‘raketten’ de Vlaamse industrie naar een carboncirculaire en lage CO2-economie leiden. De partners daarvoor zijn universiteiten, onderzoekscentra en de industrie. Nieuwe technologieën die klimaatvriendelijke processen en producten ondersteunen moeten in 2040 helemaal op punt staan zodat Vlaanderen tien jaar later carbon circulair en CO2-arm kan produceren. De vier ‘raketten’ die moeten leiden tot die technologieën zijn biogebaseerde chemie, circulariteit van koolstof in materialen, elektrificatie en radicale procestransformatie en energie-innovatie.
