21.09.2020

Het groene goud van Vertoro


In het kort

  • Bio-olie als co-feedstock kan bestaande FCC-krakers verduurzamen.
  • Scale-up Vertoro wil hierin gaan voorzien met zijn bio-olie Goldilocks.
  • Het gebruikt hiervoor alom beschikbaar lignocellulose als grondstof.

 

Scale-up Vertoro heeft een procedé ontwikkeld om lignocellulose, “de meest beschikbare grondstof ter wereld”, om te zetten in een bio-olie die zo als co-feedstock de FCC-kraker in kan. “We gaan eind dit jaar opschalen naar TRL 8, daarna volgt een commerciële plant”, aldus CEO Michael Boot.

 

Scale-up wil duurzaamste oliebedrijf ter wereld worden

Tekst: Igor Znidarsic

Krakers zijn er in twee soorten. Met een FCC-kraker zet een raffinaderij ruwe aardolie met behulp van een katalysator om in lichtere koolwaterstoffen, zoals benzine en nafta. De LHC-kraker of stoomkraker zet nafta met behulp van hete stoom om in olefinen en aromaten, waar de chemische industrie allerlei mooie basischemicaliën van kan maken voor uiteenlopende toepassingen. In het kader van verduurzaming worden stoomkrakers tegenwoordig behalve met nafta ook mondjesmaat gevoed met recyclaat of biomassa, zoals gepyrolyseerd plastic of afgewerkt frituurvet. Bij FCC-krakers gebeurt dit niet (*), maar als het aan Vertoro ligt komt hier snel verandering in. Deze scale-up heeft namelijk een procedé ontwikkeld waarmee lignocellulose omgezet wordt in een product dat als feedstock bijgemengd kan worden in de FCC-kraker. "Je kan het een beetje vergelijken met espresso maken", legt CEO Michael Boot het procedé uit. "Alleen gooi je in de waterbak geen water maar methanol met wat zwavelzuur, dat je verhit tot 180 graden, in plaats van koffiebonen gebruik je zaagsel, en in plaats van een paar minuten laat je het proces ongeveer 15 minuten duren. Het resultaat is een zwarte vloeistof, in methanol opgeloste lignine, plus wat restproduct, voornamelijk cellulose." Merknaam: Goldilocks.

                                         

Bestaande waardeketen

De lignine in lignocellulose, een restproduct van de productie van hout, papier en bio-ethanol, zou je ook kunnen kraken tot voor de chemische industrie nuttige bouwstoffen, want het bevat veel aromatische moleculen die als grondstof voor chemicaliën kunnen dienen. Maar vooralsnog is dat niet rendabel gebleken. De Vertoro-methode is dat volgens Boot wel. “Wij maken decentraal uit biomassa via een vrij simpel proces een vloeibare bio-olie, die vervolgens naar de krakers getransporteerd kan worden. Dat is ten eerste efficiënter dan biomassa vervoeren, ten tweede kunnen de bestaande FCC-krakers en chemische installaties niet overweg met een vaste stof, wel met vloeibare stoffen. Maar het belangrijkste voordeel is misschien wel dat onze feedstock een bestaande waardeketen in gaat. Dit in tegenstelling tot veel andere bioraffinage-bedrijven die een heel nieuwe waardeketen bouwen om uit biomassa chemische bouwstenen te maken. Het is mooi wat ze doen, maar voor je daarmee aan marktparticipatie toe bent ... Wij maken gebruik van al bestaande installaties, waar de bio-olie als co-feed aan wordt toegevoegd. En dan alsnog gekraakt wordt. Als je de verhouding methanol-lignocellulose goed kiest, krijg je dezelfde soort output als bij ruwe olie: olefinen en aromaten.”

Vertoro staat met het gepatenteerde proces op de shortlist van de New Energy Challenge, een wedstrijd voor start-ups georganiseerd door Shell, Rockstart, YES!Delft en Get in the Ring. De top 10 werd onlangs bekendgemaakt en Vertoro staat erin. De finale vindt plaats in oktober. Via deze wedstrijd heeft Vertoro al contact met Shell. “Maar ook met andere oliebedrijven”, aldus Boot. “Ze willen allemaal graag verduurzamen.” Eerder werd een soortgelijke wedstrijd in Spanje net niet gewonnen.


Lignocellulose

De vraag of er voldoende lignocellulose beschikbaar is voor de ambitieuze plannen van Vertoro beantwoordt Boot met een volmondig “ja”. “Lignocellulose is alles wat op aarde op het land groeit, van gras tot bomen. Het blijft als restproduct over bij bijvoorbeeld de productie van hout, papier of het maken van bio-ethanol. In Scandinavië en Canada kun je zaagsel inkopen, restafval van houtzagerijen, voor 20 euro per ton, zoveel als je wilt. Dat wordt nu veelal bijgestookt in energiecentrales, maar je kan het ook omzetten in chemische bouwstenen en biofuel.”

Lignocellulose-biomassa is de meest overvloedige natuurlijke hulpbron ter wereld. De drie belangrijkste componenten zijn cellulose (40-50%), hemicellulose (20-30%) en lignine (10-25%). Cellulose en hemicellulose worden momenteel gebruikt in onder meer de papier- en de ethanolproductie. Het mengsel van ligninefragmenten is moeilijk te verwerken en wordt (nog) niet gezien als een geschikte grondstof. Het wordt grotendeels verbrand.


Bijmengen

Het zou natuurlijk prachtig zijn, maar de huidige fossiele feedstock volledig vervangen door de bio-olie is volgens Boot een utopie. “Daar is de fossiele markt te immens voor. Voor de komende 10, 20 jaar wordt het gewoon bijmengen.” Daar zit overigens wel een beperking aan. “Je kan het vergelijken met E10, de benzine met 10 procent ethanol bijgemengd. Zou je daar 100 procent ethanol van maken, dan zou je alle auto’s van de weg moeten halen en ombouwen. Dat geldt ook voor bijmengen in de huidige installaties. Desondanks is de fossiele markt zo groot dat je bij bijmenging van 10 procent al praat over enorme volumes.”

De missie van Vertoro (Spaans voor ‘groen goud’) is het duurzaamste oliebedrijf ter wereld worden. Niet door nieuwe krakers te bouwen voor verwerking van biomassa, dat zou volgens Boot heel veel tijd en een gigantische investering vergen, die je nooit terug gaat verdienen. “Wij willen groene koolstof in de waardeketen van de petrochemie krijgen. En de snelste en laagdrempeligste manier om dat te bereiken is volgens ons 5 of 10 procent van ons groene product bijblenden in de bestaande carrier.”

 

Opschaling

Het was promovendus Panos Kouris die enkele jaren geleden op de Technische Universiteit Eindhoven, onder begeleiding van prof. Emiel Hensen, een procedé bedacht om van lignocellulose een olie te maken. Het leidde in 2017 tot de oprichting van Vertoro, door Kouris, die nu CTO is, en zijn begeleider Michael Boot, die nu CEO is. In het bedrijf werken inmiddels negen personen, waaronder dr. Dannie van Osch, die nog parttime werkt als postdoc en chief business officer is, en prof. Emiel Hensen van de TU/e. Chemelot Ventures en LIOF hebben vanuit de zogenaamde Seedfinanciering samen met de oprichters 500.000 euro in Vertoro geïnvesteerd. Samen met Hensen kreeg Vertoro tevens een startsubsidie en lening van respectievelijk 40.000 en 250.000 euro van NWO.

Vorig jaar lukte het Vertoro om in de Multi Purpose Pilot Plant op de Brightlands Chemelot Campus 150 liter Goldilocks per dag te produceren. Voor de volgende opschaling naar een demoplant is samenwerking gezocht met Sekab in Zweden, dat bio-ethanol produceert uit cellulose (wat een restproduct is van Vertoro) en het houtzaagsel levert voor de pilotplant op Chemelot. In Zweden zal eind dit jaar de opschaling naar TRL 8 volgen. “Daarna volgt TRL 9, een commerciële plant”, aldus Boot. “Het wordt geen megagrote plant, zo’n 10 tot 20 kiloton per jaar. Dat zijn volumes waarmee we marktapplicaties kunnen valideren, groot genoeg om marktactie te generen.”

Waar de commerciële plant komt te staan hangt af van factoren als beschikbaarheid van voldoende goedkope grondstof en beschikbare utilities. “Als een lokale partner mee-investeert, zodat we minder geld hoeven op te halen, zal dat onze keuze ook beïnvloeden. Overigens is het ook goed mogelijk dat we niet zelf gaan bouwen, maar anderen het recept laten doorontwikkelen.”


Biofuel

Vertoro richt zich net als de aardolie-industrie op twee markten: de energiemarkt en de chemiemarkt. Boot: “Als je alleen mikt op high value, raakt de markt gauw verzadigd, daarom kijken we ook naar brandstoffen. De ruwe grondstof die wij produceren, lignine opgelost in methanol, kent naast een applicatie als FCC-feed ook een toepassing als shipping fuel. Er zijn al rederijen, zoals Maersk, die heel ver zijn met de toepassing van mengsels van alcohol en lignine als brandstof. Ons product past goed in dit plaatje.”


(*) Omdat er veel zuurstof in biomassa zit, wordt – bij gebrek aan H2 – veel biomassa verkoold in plaats van omgezet in bruikbare aromaten. De olie van Vertoro is een mengsel van methanol en daarin opgeloste lignine (oligomeren). Methanol converteert in FCC-krakers naar olefinen, waarbij en passant ook H2 wordt geproduceerd. Deze in-site H2 zorgt er vervolgens voor dat eerder genoemde oligomeren gekraakt kunnen worden naar waardevolle aromaten als tolueen, xyleen en phenol.


Gerelateerde dossier(s): Energie Grondstoffen Biomassa
Gerelateerde tag(s): Chemie Magazine