Pyrolyse van biomassastromen kan stevig bijdragen aan de fossielvrije ambities van bedrijfsleven en overheid. Naast bio-olie is de scope inmiddels verbreed naar biobased grondstoffen. Technologie-ontwikkelaar BTG zit bij de koplopers.

Tekst: Pieter van den Brand | Fotografie: BTG Biomass Technology Group

In Europa schieten pyrolysefabrieken als paddenstoelen uit de grond. In het oog springen twee nieuwe fabrieken in Zweden en Finland. Het technisch fundament hiervan stoelt op Twentse technologie. Naast deze eerste fabrieken zitten er nog flink meer installaties in de pijplijn, laat CEO René Venendaal van BTG Biomass Technology Group weten. Via dochterbedrijf BTG Bioliquids rolt het Enschedese bedrijf zijn commercieel beschikbare pyrolyse-technologie uit over de landsgrenzen. “Het ziet er allemaal veelbelovend uit”, zegt Venendaal. De pyrolysefabriek in Finland is sinds eind 2020 operationeel en eigendom van bioraffinagebedrijf Green Fuel Nordic, dat er reststromen van houtzagerijen verwerkt. Een van de afnemers van de geproduceerde bio-olie is een warmtecentrale van het bedrijf Savon Voima, dat eind 2030 volledig CO2-neutraal wil zijn. De Pyrocell-fabriek in Zweden draait sinds de opening in juli 2021 op zaagsel uit de houtindustrie en staat pal naast de zagerij van eigenaar Setra. Het houtverwerkingsbedrijf heeft een joint-venture met raffinagebedrijf Preem, dat de pyrolyse-olie wil opwerken in zijn olieraffinaderij in Lysekil aan het Skagerak.

Verbeterde kopieën

De fabrieken in Zweden en Finland, goed voor jaarlijks zo’n 25.000 ton bio-olie, zijn verbeterde kopieën van de Empyro-fabriek die BTG vanaf 2015 in Hengelo bij Nobian heeft ontwikkeld. De feedback die het bedrijf uit de fabrieken in Finland en Zweden krijgt, kan het weer voor verbetering van de eigen basistechnologie gebruiken. “Zo versterken deze ontwikkelingen elkaar”, zegt Venendaal. “We kunnen voortdurend optimalisatieslagen aanbrengen.” De fabriek bij Nobian is overigens eind 2018 door afval- en energiebedrijf Twence overgenomen. Als puur technologiebedrijf had BTG geen interesse om als olieproducent actief te zijn. Wel wordt de technologie samen met Twence verder verfijnd. De fabriek is vooral bedoeld voor niet-herbruikbare houtachtige stromen die niet geschikt zijn voor de andere verwerkingsprocessen van Twence, “maar we kijken ook naar andere feedstock”, zegt Venendaal.

De uitrol van onze ­pyrolysetechnologie over de landsgrenzen ziet er veelbelovend uit
René Venendaal, CEO BTG Biomass Technology Group.

Biobased grondstoffen

De R&D-inspanningen van BTG zijn daarnaast gericht op het upgraden van ruwe pyrolyse-olie voor de productie van biobased grondstoffen en materialen. “We fractioneren de pyrolyse-olie om van componenten nieuwe toepassingen te maken”, verduidelijkt Venendaal. Het bedrijf heeft een pilot-fractioneringsplant gebouwd op de thuislocatie in Enschede (capaciteit: 3 ton per dag), die inmiddels drie producten heeft afgeleverd: een pyrolytische lignine voor de productie van harsen als alternatief voor fossiel fenol, pyrolytische suikers om op furanen gebaseerde harsen te maken en diverse extracten als basis voor fijnchemicaliën. “We willen deze nieuwe route de komende jaren gaan opschalen in een commercialiseringstraject. Klanten kunnen straks niet alleen een pyrolysefabriek kopen, maar ook modules waarmee ze andere producten dan bio-olie kunnen maken. Stapsgewijs gaan we zo naar een bio-raffinaderij toe.”

Streven naar fossielvrij

De locatie van de fabrieken in Zweden en Finland is niet alleen verklaarbaar vanwege de grote hoeveelheid reststromen uit de bosbouw en de houtindustrie die een nuttige toepassing verdienen. “Deze landen willen vooral een koppositie pakken in duurzame energie”, zegt Venendaal, “en veel eerder fossielvrij zijn dan de rest van Europa. Overheid en bedrijven willen daar echt heel graag. Financiële partijen zijn dan ook als eerste bereid in die landen te investeren.” Niet dat de rest van Europa het af laat weten: onder de noemer ‘Fit for 55 Package’ (55% minder broeikasgasemissies in 2030) presenteerde de Europese Commissie juli 2021 extra stimuleringsbeleid voor een duurzamere procesindustrie en transportsector. Het klimaatpakket bevat subdoelen voor het bijmengen van biobrandstoffen in scheep- en luchtvaart. In de hitte van de Oekraïnecrisis maakte de Europese Commissie daar bovenop bekend de omslag naar fossielvrije bronnen nog verder te willen versnellen door de afhankelijkheid van fossiel olie en gas uit Rusland nog dit jaar met twee derde te verminderen. Ook de stijgende prijzen voor olie en gas zijn gunstig voor de ontwikkeling van duurzame procestechnologie en kunnen technieken als pyrolyse op korte termijn vleugels geven.

Biobrandstoffen

Zelf werkt BTG aan een op pyrolyse-olie gebaseerde diesel, ‘BTG-neXt’ gedoopt. Het technisch procedé hierachter is het toevoegen van waterstof en het onttrekken van zuurstof in pyrolyse-olie (hydrodeoxygenering, een katalytisch reactieproces). Deze stap is nodig om van deze diesel een stabiele brandstof voor scheepsmotoren te maken of een duurzame bio-kerosine voor vliegtuigen. “Zuurstof levert geen energie op, waterstof wel”, licht Venendaal toe. “Als je zoiets kosteneffectief doet, is dat de bewerking beslist waard. In pyrolyse-olie zitten diverse suikers. Met fundamentele chemie kunnen we de olie zodanig bewerken dat ze beter op de huidige raffinageprocessen in de olie-industrie aansluit. Bestaande raffinaderijen kunnen de in ons proces geüpgradede pyrolyse-olie toepassen als vervanging voor ruwe olie om biobrandstoffen te produceren. Als we de pyrolyse-olie nog iets verder opwerken, kun je al snel zo’n 30 tot 40% ruwe olie vervangen. Het is aan de klant te bepalen welke mate van upgrading het beste past in zijn processen en wat daarmee financieel het meest belovend is.”

Vrijwel alle oliemaatschappijen willen zwaar inzetten op het verduurzamen van industriële processen; wij bieden hen een aantrekkelijk concept
René Venendaal, CEO BTG Biomass Technology Group.

Demonstratieraffinaderij

Venendaal zegt dat het hydrogeneringsproces zich in een pilotinstallatie al heeft bewezen. “We hebben al dagen tot enkele weken kunnen draaien.” De ambitie is begin 2024 in Hengelo een demonstratieraffinaderij in bedrijf te nemen. “We willen het proces zo snel mogelijk continu maken om op basis daarvan commerciële fabrieken neer te gaan zetten. Het is dan aan investeerders dit verder op te pakken. Er is veel interesse voor het verduurzamen van industriële processen. Vanwege de verplichtingen vanuit Europa willen vrijwel alle oliemaatschappijen hier zwaar op inzetten. We bieden hen zo een aantrekkelijk verduurzamingsconcept.”

________________________________________________

Pyrolyse: snel of langzaam

BTG’s technologie is gebaseerd op snelle pyrolyse onder atmosferische, zuurstofloze condities bij 500-600 °C. In enkele seconden worden de moleculen van puur organische stromen als houtsnippers, zaagsel en bermgras gekraakt tot een kleine koolfractie en een grote hoeveelheid gassen die tot een roodbruine bio-olie condenseren. Niet-condenseerbare gassen worden als brandstof in het proces gebruikt. BTG gebruikt heet zand voor een effectieve warmte-overdacht in het pyrolyseproces. Het gebruik van zand is kenmerkend bij het toepassen van wervelbedtechnologie, zoals ook de proces­industrie deze techniek veel inzet. Het zand fungeert als thermisch vliegwiel om de biomassadeeltjes razendsnel in gas om te zetten (en zo min mogelijk kool). Zand en koolfractie worden met behulp van cyclonen afgescheiden. Het zand wordt hergebruikt in het proces, terwijl de koolfractie volledig verbrandt. Snelle pyrolyse levert hogere gehaltes aan olie op. Langzame pyrolyse (ook torrefactie valt hieronder) zet meer in op verkoling van biomassastromen, als alternatief voor steen- en houtskool. Het hoofdproduct is ‘biochar’. Een goed voorbeeld van langzame pyrolyse is dat van Den Ouden Groenrecycling. Dit bedrijf is in de laatste fase van de engineering van een biochar-fabriek. Met een door de Finse startup Carbofex ontwikkelde pyrolysetechniek wil het bedrijf biomassa gaan omzetten naar een hoogwaardige koolfractie, die geschikt is als bodemverbeteraar. Bij het proces komt tevens een oliefractie vrij, die kan dienen als brandstof voor warmtenetten of voor het verduurzamen van hout, en een hout-azijnfractie die het bedrijf tot biostimulant op wil werken. Den Ouden verwacht de fabriek in de tweede helft van 2022 in gebruik te nemen.

pyrolysepyrolyse-olieFractionerenbiobased