Het DELICARE-project, een samenwerking tussen VITO en Universiteit Gent, maakt maximaal gebruik van het potentieel van hydrolyse-lignine (HL) als duurzame bron van reactieve bio-aromatische verbindingen. Met behulp van katalytische depolymerisatie richten we ons op toepassingen in acrylharsen. DELICARE zal upstream HL producenten en downstream acrylharsen- en polymeerstakeholders met elkaar verbinden, met als resultaat een geoptimaliseerde waardeketen, nieuwe economische kansen en nieuwe synergetische partnerschappen.
Lignine
Lignine en vooral gedepolymeriseerd lignine worden beschouwd als een waardevol biogebaseerd alternatief voor de vervanging van aromaten in heel wat toepassingen. Met name HL, een onderbenut bijproduct van tweede generatie bioraffinaderijen, heeft een groot potentieel qua prijs en beschikbaarheid. Het blijft echter een grote uitdaging, om deze lignines in detail te karakteriseren en op te lossen som efficiënte depolymerisatie mogelijk te maken, meestal vanwege het hoge koolhydraatgehalte. Daarom zal DELICARE (dat staat voor "DEpolymerisation of hydrolysis LIgnin for Conversion to Acrylic Resins") de huidige ligninekarakteriseringsmethoden uitbreiden tot HL's en HL's beschikbaar maken voor nieuwe toepassingen door middel van nieuwe oplos- en voorbehandelingsstrategieën.
Acrylharsen als bulkmateriaal en hoogwaardige additieven
Toepassingen van acrylharsen variëren van verf en coatings tot lijmen, inkt, verpakkingsmateriaal en producten voor persoonlijke en huishoudelijke verzorging. Helaas is er tot op heden slechts een beperkt commercieel aanbod aan biogebaseerde alternatieven. In DELICARE zullen acrylaten worden ontwikkeld op basis van HL-olie die ingezet zullen kunnen worden als bulkpolymeermatrix voor thermohardende harsen en/of voor hoogwaardige op maat gemaakte thermoplastische polyacrylaten met sterke anti-oxidatieve eigenschappen. Deze kunnen in alle bovengenoemde toepassingen acrylharsen op fossiele basis vervangen.
De wereldwijde marktwaarde van acrylharsen bedraagt 19,1 miljard USD in 2020 en zal naar verwachting oplopen tot 28,0 miljard USD in 2028. De verduurzaming van zo'n grote markt zal een aanzienlijke positieve invloed hebben op het milieu.
Continue depolymerisatie en innovatieve 3D-gevormde katalysatoren
Om de productie-efficiëntie van lignine gebaseerde bio-aromatische bouwstenen te verbeteren, biedt de overgang van een batch- naar een continu depolymerisatieproces op basis van heterogene katalyse een unieke kans. Om van een batch naar een continu proces te gaan, zijn gestructureerde katalysatoren met hoge toegankelijkheid nodig. Daarom zal DELICARE nieuwe katalytische materialen ontwikkelen via innovatieve 3D-printtechnieken die perfect zijn afgestemd op de continue depolymerisatie van HL . Multischaalmodellering zal ondersteuning bieden aan de katalysatorontwikkeling door hun prestaties bij optimale bedrijfsomstandigheden te voorspellen.
Interclusterproject
Aangezien de biogebaseerde verbindingen zullen worden gebruikt in verschillende materiaaltoepassingen (coatings, harsen, ...), en de innovatieve katalysatoren zullen worden gesynthetiseerd via 3D printing, bevindt dit innovatieproject zich op het raakvlak tussen het chemie- en materialendomein. DELICARE is daarom opgezet als intercluster strategisch basisonderzoek, ondersteund door de Vlaamse speerpuntclusters voor chemie en materialeninnovatie, respectievelijk Catalisti en SIM.
De rol van VITO in DELICARE
Als onderzoeksorganisatie met aanzienlijke ervaring en expertise op het gebied van biogebaseerde aromaten en lignine karakterisering en als mede-initiatiefnemer van Shared Research Center Biorizon, nemen wij de volgende taken op ons in DELICARE:
- Karakterisering van verschillende soorten HL.
- Ontwikkeling van nieuwe concepten om de oplosbaarheid van HL te verhogen.
- Overgang van batch naar continu voor depolymerisatie van HL.
- Ontwikkeling van innovatieve gestructureerde katalysatoren via 3D printing.
- Ontwikkeling van UV-uithardende coatings en polymeren met antioxidatieve eigenschappen.
- Evaluatie van de waardeketen.
Vlaams bio-economie label
In het kader van het beleidsplan voor de bio-economie van de Vlaamse overheid kreeg DELICARE van VLAIO het label bio-economie toegekend, omdat het aansluit bij één of meer van de in het beleidsplan geïdentificeerde focusthema's, waaronder de omzetting van biomassa in bruikbare materialen en producten.
