Procesindustrie moet ook ‘aan de voorkant’ vergroenen

Circulariteit en economie gaan hand in hand. De prijzen voor grondstoffen zijn door het dak gegaan nu de industriële productie na de coronadip weer op stoom is en de orderportefeuilles gevuld raken. Bedrijven zijn naarstig op zoek naar alternatieve grondstoffen, de procesindustrie voorop. Zo beijveren vrijwel alle grote chemienamen zich met chemische recycling van niet-herbruikbare kunststoffen tot chemiebouwstenen als methanol. In de Rotterdamse haven broeden Shell en Nobian (voormalig AkzoNobel Chemicals) op de bouw van een vergassingsfabriek volgens technologie van het Canadese Enerkem. Op Chemelot neemt SABIC in 2022 een pyrolyse-installatie in bedrijf, die kunststofafval recyclet voor de circulaire polymeerproductie. In Gent beproeven Dow en staalproducent ArcelorMittal de eerste installaties om CO-rijk staalgas via katalyse naar synthetische nafta om te zetten. Zelf is ArcelorMittal ver met de bouw van een ‘Steelanol’-installatie om uit staalgas bio-ethanol te produceren. In Gent zijn inmiddels vier reusachtige bioreactoren aangekomen, die het hart van de biologische gasfermentatie-technologie van partner LanzaTech vormen. Hierbij zetten microben het koolstofrijke gas dat om in duurzame ethanol. De fabriek is volgens planning in de loop van 2022 in bedrijf.

Voorkant

Allemaal initiatieven die voor CO2-reductie zorgen en de circulaire economie een stap dichterbij brengen. Voor het echte werk moet de hele keten echter circulair opereren, en niet alleen – hoe efficiënt ook – aan het eind bij de recycling. “Juist de procesindustrie kan een sleutelrol spelen, want ze staat aan het begin van de keten”, zegt hoogleraar duurzaam innoveren Jacqueline Cramer van de Universiteit Utrecht. De oud-minister van milieu is in haar lange loopbaan bij veel vernieuwingsprocessen betrokken geweest. Ze werkte onder meer bij Philips en AkzoNobel aan de integratie van milieu in de bedrijfsstrategie. Op dit moment is Cramer regisseur voor de circulaire economie in de Metropoolregio Amsterdam. De activiteiten van de grote chemiebedrijven illustreren volgens haar de uitdagingen naar de toekomst. “Bedrijven proberen de slag naar een CO2-neutrale en circulaire onderneming te maken. Dat begint met de recycling van fossiele producten en het verduurzamen van het huidige productenscala. Mooie ontwikkelingen, want systemen worden aan de achterkant meer circulair gemaakt. Op termijn moet de procesindustrie ook aan de voorkant producten gaan vernieuwen door ze inherent duurzaam te maken. Je wilt niet dat jouw producten eenmaal afgedankt nog vele decennia in het milieu blijven of in de voedselketen terechtkomen, zoals plastics. Dat is de ultieme uitdaging.”

Opschalen en renderen

In de categorie ‘inherent duurzame producten’ doen zich al tal van innovaties voor. Als voorbeeld noemt Cramer het verpakkingsmateriaal dat Grown Bio van landbouwafval en mycelium maakt. Het substraat waar paddenstoelen op groeien, werkt als een soort lijm om biomassa te binden. In een mal kan in vijf dagen tijd een verpakking groeien. Het bedrijf produceert het schokbestendige en goed isolerende materiaal in licentie van het Amerikaanse Evocative Design. “Een hartstikke mooi product”, zegt Cramer. “Wezenlijk is dat we dit soort veelbelovende innovaties opgeschaald krijgen, zodat ze niet in pilots blijven steken maar gaan renderen. Dan pas zijn we op de goede weg. Als het klein blijft, is het altijd duurder.”

Ketendenken

Om door te pakken, stelt Cramer, moeten bedrijven vanuit de eigen fabriek de volledige keten veranderen. “Dat lukt niet als individueel bedrijf. Je hebt de keten met zijn hele netwerk van spelers nodig om een doorbraak te forceren. Een gezonde businesscase maak je met elkaar, anders gaat het never nooit lukken. Door samen met de spelers in jouw netwerk die jouw gevoel van urgentie delen, een nieuw ecosysteem te bouwen, kun je de lead nemen in de transitie naar een circulaire economie.”

Kunststofvezel

Een bedrijf dat al volop bezig is met het opzetten van nieuwe ecosystemen is DSM. Het concrete voorbeeld is biobased Dyneema, de duurzame variant van de supersterke kunststofvezel die tal van toepassingen kent, van kleding en tenten tot sleepkabels voor schepen. “Met deze vezel willen we niet alleen veiligheid van mensen vergroten. Vanuit onze kernmissie willen we ook de impact op het milieu zo laag mogelijk houden. Dat was voor ons de reden naar biobased grondstoffen voor de vezel om te zien”, vertelt manager productontwikkeling Peter Roozemond bij DSM Protective Materials. Voor de ontwikkeling van de biobased vezel werkte DSM samen met chemiebedrijf SABIC en het Finse UPM Biofuels. Het residu dat deze producent van biobased grondstoffen opwerkt uit pulp- en houtstromen, gebruikt SABIC voor de productie van ethyleen. DSM past het biobased ethyleen vervolgens toe om zijn hoge-dichtheid polyethyleenvezel te produceren.

Lange adem

Een biobased vezel in de markt zetten doe je niet even, wil Roozemond benadrukken. “Bij het circulair maken van een product moet je de hele waardeketen betrekken. We hebben onze klanten en fabrikanten moeten overtuigen van de voordelen van een biobased vezel. Daar was een lange adem voor nodig. Je moet wel bereid zijn als bedrijf daar de tijd en de resources voor vrij te maken.” Ook grote klanten hebben zich aan de biobased vezel gecommitteerd. “Wat zeker meespeelde bij het succes”, voegt Roozemond nog toe, “is dat het biobased product een substantieel lagere CO2-footprint heeft. Voor onze klanten is dat minstens zo belangrijk.”

Terugwinnen voor hergebruik

DSM gaat nog een stap verder. Tijdens de eind 2019 door het bedrijf georganiseerde Circularity Summit werd een ketenbrede coalitie en een speciaal programma opgezet, om op de biobased vezel gebaseerde producten aan het eind van hun levensduur terug te winnen voor hergebruik. Wat best wel een logistieke puzzel is, erkent Roozemond. Ook het scheiden van afgedankte producten met de vezel en andere materialen vergt nog de nodige inspanningen. “Maar ons doel blijft de vezel zoveel mogelijk in de keten te houden. In technisch opzicht heeft de biobased vezel dezelfde eigenschappen als de oorspronkelijke vezel, dus de vezel is net zo goed recyclebaar.” DSM broedt op zowel een mechanische als een chemische recyclingroute. Vorig jaar heeft DSM’s Israëlische partner Clariter in zijn fabriek in Polen met zijn polyolefine-kraaktechnologie (een vorm van pyrolyse) vezelmateriaal gerecycled tot nieuwe producten. Bij mechanische recycling van de vezel vreest Roozemond niet voor laagwaardige bestemmingen. “Ook in korte stukjes blijft de sterkte van de vezel behouden. Er zijn dus applicaties genoeg waaraan de gerecyclede vezel extra waarde kan toevoegen.”

Gesloten massabalans

DSM introduceerde de biobased Dyneema-vezel in 2020. Qua technische prestaties doet de biobased variant volgens het bedrijf niet onder voor de eind jaren zeventig door DSM gepatenteerde, fossielgebaseerde vezel, die bijna de helft lichter is dan traditionele materialen als nylon, polyester en textiel en beschikbaar is als garen, composiet en denim, in gebreid en geweven textiel en in hybride samenstelling. De CO2-voetafdruk van de biobased vezel is volgens DSM zo’n negentig procent kleiner dan de fossiele vezel. De ‘groene’ vezel heeft een International Sustainability and Carbon Certification Plus (ISSC+)-certificaat. Volgens dit certificatieschema mag een bedrijf voor elke ton biobased grondstof in een proces de ton aan product die dat oplevert, bestempelen als circulair product. ISSC+ stelt een gesloten massabalans als keiharde voorwaarde. Daar worden bedrijven op geaudit. SABIC heeft eenzelfde certificaat voor zijn circulaire polymeren. De certificering zorgt voor volledige naleving en traceerbaarheid door de hele waardeketen. Naar afnemers toe is geloofwaardigheid immers een must. De ambitie van DSM is in 2030 alle op de vezel gebaseerde producten te maken met biobased grondstoffen. ●