PLA heeft de toekomst - Fluids Processing

Dit artikel is afkomstig uit Fluids Processing Benelux www.fluidsprocessing.nl © Vezor Media
INNOVATIE
Erik te Roller
Nieuwe processen en producten ontwikkelen is één, er geld
mee verdienen twee. Om die reden heeft Purac vier jaar
geleden besloten zijn R&D-organisatie deels te integreren met
die van de businesses van het bedrijf en niet zonder succes.
Zo gaat het op de korte termijn lactiden produceren, waarvan
klanten producten van bioplastics kunnen maken. Met BASF
werkt Purac aan een proces voor barnsteenzuur op basis van
groene grondstoffen. En het bedrijf heeft zijn portfolio van
conserveringsmiddelen op natuurlijke basis vergroot.
Rop Zoetemeyer, chief technology officer, en Lex Borghans,
manager global communication, vertellen over de laatste
ontwikkelingen.
Purac begon bijna tachtig jaar geleden in
Schiedam met de productie van natuurlijk
melkzuur met behulp van bacteriën. Daarna
groeide het bedrijf gestaag, vooral
dankzij de ontwikkeling van melkzuurderivaten
voor toepassing in voedingsmiddelen,
medicijnen, cosmetica, micro-elektronica,
agrochemicaliën en metal plating
(soort etsen). In 1969 kwam het bedrijf in
handen van een joint venture van CSM en
de toenmalige Handelsvereniging Amsterdam.
Vervolgens verhuisde Purac naar
Gorinchem. Sinds 1982 is CSM volledig
eigenaar van het bedrijf. Aanvankelijk bekommerde
het moederbedrijf zich niet zo
Purac zet vaart achter innovatie groene producten
PLA heeft de toekomst
veel om Purac, dat destijds in het niet viel
bij andere CSM-businesses die in omzet
zeker tien keer zo groot waren. Sinds een
aantal jaren ziet het moederbedrijf Purac
echter als een parel in de kroon met aantrekkelijke
groeivooruitzichten. Een groep
institutionele beleggers (pensioenfondsen
en dergelijke) uit de Verenigde Staten en
Engeland denkt er kennelijk net zo over: ze
heeft onlangs aan CSM een onderhandse
lening van 300 miljoen dollar verstrekt.
Daaruit blijkt dat de groep vertrouwen
heeft in de toekomst van het concern,
vooral op het gebied van ‘biobased building
blocks’, oftewel biobouwstenen voor
Rop Zoetemeyer (links)
en Lex Borghans zijn
enthousiast over de
laatste ontwikkelingen
bij Purac.
chemicaliën en polymeren, en ‘natural
preservation’, oftewel conservering met
behulp van stoffen van natuurlijke oorsprong.
Zo levert Purac natuurlijke conserveringsmiddelen
die het dubieuze nitriet
vervangen als conserveringsmiddel voor
vlees en vleeswaren.
In 2006 heeft Purac gekozen voor een
meer marktgerichte opzet van de R&D-organisatie
om vaart te kunnen zetten achter
de innovatie. De innovatie-organisatie,
zoals de R&D nu heet, bestaat ten eerste
uit zogenoemde competence centers die
basistechnologieën ontwikkelen voor de
businesses (chemie & farma en voeding),
denk aan fermentatie- en scheidingstechnologieën.
Deze competence centers
werken onder andere samen met het Top
Instituut Food & Nutrition in Wageningen
en met bedrijven en universiteiten binnen
het onderzoeksprogramma BE-Basic op
het gebied van industriële biotechnologie.
“Ook werken we samen met kennisinstellingen
in de VS. Het binnenhalen van kennis
van buiten is één van de belangrijkste
taken van de competence centers”,
aldus Rop Zoetemeyer. Daarnaast neemt
Purac via CSM deel in venture capital
fondsen ondermeer op het gebied van
duurzame technologie. “Op die manier
zien we veel ideeën langskomen, zodat
we op de hoogte blijven van de laatste
ontwikkelingen en eventueel snel ergens
op in kunnen spelen”, voegt hij eraan toe.
Innovation center
Naast de competence centers voeren
de zogenoemde innovation centers meer
marktgerichte onderzoek en ontwikkeling
uit en rapporteren daarover aan de
directeuren van de businesses. Het gaat
om onderzoek naar nieuwe processen,
producten en toepassingen. “Elke business
is direct betrokken bij het onderzoek
in het respectievelijke innovation center.
Dat voorkomt het ‘not invented here syndroom’.
De business denkt in een vroeg
stadium mee en kan aan de hand van
ervaringen in de markt richting geven
aan de innovatie-activiteiten. Daarmee
vergroten we de kans op commercieel
succes aanzienlijk. Het gaat er immers om
dat we niet alleen innovatieve producten
producten waar we aan verdienen en
dat laatste is best lastig om te realiseren.
Nauw contact met de business is hiervoor
essentieel”, aldus Zoetemeyer.
Behalve de competence centers en innovation
centers kent Purac ook central application
centers en regional application
centers, die producten aanpassen aan de
wensen van specifieke klanten. Lex Borghans:
“We zijn bezig het aantal regionale
applicatiecentra uit te breiden. Zij kunnen
direct reageren op vragen uit de markt
en zo nodig terugvallen op de kennis in
Gorinchem. Het kan bijvoorbeeld gaan
over de organoleptische eigenschappen
van de producten. De consumenten in
Azië beleven de geur, smaak en uiterlijk
van voedingsproducten heel anders dan
consumenten in de VS. Via het regionaal
applicatiecentrum krijgen we heel direct
informatie uit de lokale markt.”
Momenteel werken er ongeveer duizend
mensen bij Purac, waarvan 110 in de R&D.
Van de R&D-medewerkers werkt de helft
in de innovation centers, een derde in
de competence centers en een zesde
bij de applicatie centers. Ongeveer tien
van hen zijn werkzaam in de buitenlandse
application centers. De totale R&D-kosten
maakten in 2009 ongeveer 3 procent van
de omzet uit.
Het nieuwe R&D-model blijkt goed te
werken, want in 2009 was bijna 10 procent
van de omzet van het bedrijf afkomstig
in 2007. Inclusief nieuwe applicaties ging
het om 14 procent in 2009 en 11 procent
in 2007.
Melkzuur
Een van de belangrijkste ontwikkelingen
van Purac van de afgelopen jaren is een
nieuw proces voor melkzuur. Bij het klassieke
proces in een fermentor zetten bacteriën
suiker om in melkzuur waardoor de
pH steeds verder daalt en de groei en de
productie van de bacteriën afremt. Om
te zorgen dat de bacteriën blijven produceren
wordt de pH op peil gehouden
door calciumhydroxide (lime) toe te voegen.
Een oplossing van calciumlactaat
met bacteriën is het eindresultaat van
het fermentatieproces. Vervolgens wordt
zwavelzuur toegevoegd , waardoor melkzuur
ontstaat en calciumsulfaat, oftewel
gips dat neerslaat. Ten slotte wordt het
melkzuur van de bacteriënmassa afgescheiden
en gezuiverd.
“Met dit proces maken we meer gips dan
melkzuur. Het is ons tot nu toe altijd gelukt
om voor het overigens vrij zuiver gips een
goede bestemming te vinden. Maar als
de bioplastics een hoge vlucht nemen en
we daarvoor in de toekomst steeds grotere
hoeveelheden melkzuur gaan produceren
krijgen we problemen met het
kwijtraken van het bijproduct gips. Ook is
de ecologische voetafdruk van het oude
proces relatief groot door het gebruik
Polymelkzuur (PLA) kent
verschillende toepassingen.
koste van het imago van
melkzuur als groene bouwsteen.”
“Daarom hebben we een
gipsvrij proces ontwikkeld.
Bepaalde stappen kunnen
achterwege blijven,
waardoor het proces in
feite simpeler is geworden.
We gebruiken in plaats
van lime een ander neutralisatiemedium
dat in het
proces hergebruikt kan worden”,
legt Zoetemeyer uit.
Voorlopig is dit medium nog
het geheim van de kok.
Zoetemeyer en Borghans
willen daarom niet zeggen
om welke stof het gaat.
Voordeel van het nieuwe proces is ook,
dat er vrij zuiver melkzuur ontstaat, zodat
er geen zuiveringsstap meer nodig is. De
ecologische voetafdruk van dit proces is
daardoor veel kleiner.
Purac produceert ondermeer melkzuur
in een fabriek in Thailand vanwege de
goedkope grondstoffen die daar voor
handen zijn. De productie van melkzuur in
Europa is de afgelopen jaren afgebouwd.
In Nederland produceert het bedrijf alleen
melkzuurderivaten op basis van melkzuur
afkomstig uit Thailand. De oude melkzuurfabriek
in Gorinchem heeft het bedrijf
echter voor een groot deel kunnen gebruiken
om het nieuwe gipsvrije proces op
semi-industriële schaal te beproeven. De
oude fabriek levert een paar duizend ton
product op. Purac verwacht de proef dit
jaar af te ronden en neemt dan een beslissing
over de bouw, capaciteit en locatie
van een nieuwe melkzuurfabriek. “Het
aardige van dit verhaal is, dat de melkzuurproductie,
die eerst uit Gorinchem is
verdwenen, nu weer kans maakt om terug
te komen”, aldus Zoetemeyer.
De bacteriën voor de melkzuurproductie
heeft Purac via klassieke veredelingstechnieken
in handen gekregen. “Van
DNA-modificatie weten we alles af,
maar we passen het bewust niet toe,
omdat onze klanten in de voedingsmiddelenindustrie
dat niet willen. Vanwege
de publieke bezorgdheid in Europa over
Fluids Processing
Fluids Processing
14 Nr. 5 - november 2010
ontwikkelen, maar vooral innovatieve
van nieuwe producten, tegen 6,4 procent van zwavelzuur en lime en dat gaat ten genetische modificatie willen ze er niets Nr. 5 - november 2010 15
g

Fluids Processing Benelux www.fluidsprocessing.nl © Vezor Media
INNOVATIE
Purac fabriek in
Thailand
(melkzuurfermentatie).
Fluids Processing 16 Nr. 5 - november 2010
PLA heeft de toekomst
mee te maken hebben, ook al is er geen
verschil tussen melkzuur afkomstig van een
klassiek veredelde bacterie of van een
genetisch aangepaste bacterie”, aldus
Zoetemeyer. Overigens bezit Purac ook
een melkzuurfabriek in de VS, die vroeger
eigendom was van een joint venture van
Purac en Cargill. Deze fabriek gebruikt
suiker afkomstig uit zetmeel van ‘genmaïs’
als grondstof. Dit is de standaard in de VS.
Dit melkzuur exporteert Purac om eerder
genoemde redenen niet naar Europa.
Lactiden
Een meer recente vinding van Purac, die
op het conto van de R&D-engine geschreven
kan worden, is de omzetting van
melkzuur in het dimeer lactide, waarvan
klanten het bioplastic polymelkzuur (PLA)
kunnen maken. De eerste hoeveelheden
lactiden worden als testmateriaal
in de oude melkzuurfabriek van Purac in
Spanje gemaakt. Intussen bouwt Purac in
Thailand een grote lactidenfabriek met
een capaciteit van 75.000 ton per jaar,
die over ongeveer een jaar in bedrijf zal
komen.
Een lactide-molecuul bestaat uit twee
melkzuurmoleculen die na verestering
een ringvormige verbinding vormen (een
di-ester van melkzuur). Met behulp van
katalysatoren wordt het lactide gepolymeriseerd
tot polymelkzuur. Zoetemeyer:
“Normaal ontstaat bij de productie van
polymeren met behulp van polycondensatie
water dat soms lastig is om kwijt te
raken. De lactide-ring daarentegen is
volledig ontwaterd en klapt bij de polymerisatiereactie
gemakkelijk open, waardoor
onze klanten het polymerisatieproces
eenvoudig kunnen bedrijven.”
Elke kilogram lactide levert ongeveer één
kilogram polymelkzuur (PLA) op, zodat de
klant dus geen last heeft van bijproducten.
Purac heeft dit proces samen met het
Zwitserse bedrijf Sulzer ontwikkeld. Synbra
past het binnenkort als eerste bedrijf op
grote schaal toe om een groen alternatief
te maken voor op aardolie gebaseerd
geëxpandeerd polystyreen (piepschuim),
wat Synbra van oorsprong in Etten-Leur
produceert. Het product Biofoam ® is
het eerste schuimproduct ter wereld dat
gebaseerd is op groene grondstoffen.
Hiervoor heeft het bedrijf inmiddels een
Cradle to Cradle-certificaat in huis. Het
PLA-materiaal is volledig composteerbaar:
bij aanwezigheid van voldoende vocht
en warmte (temperatuur van meer dan
50°C), breken bacteriën het binnen een
maand af.
PLA is ook klimaatvriendelijk. De productie
van 1000 kg PLA bijvoorbeeld levert een
netto CO 2 -emissie op van 500 kilogram.
Dat lijkt heel wat, maar de productie van
bijvoorbeeld 1000 kg PET-PS (blend van
polyester en polystyreen) levert 3000 kilogram
aan CO 2 -emissie op. En als Purac
overschakelt op het gipsvrije melkzuurproces,
is de CO 2 -emissie bij de productie
zelfs licht negatief, omdat er CO 2 wordt
vastgelegd in de PLA en er verder per
saldo niets vrijkomt. Dit betekent ook een
reductie van het gebruik van fossiele
grondstoffen: per ton PLA 10,4 vaten olie
minder dan per ton PET-PS.
Klanten kunnen PLA maken op basis van
zowel linksdraaiend als rechtsdraaiend
melkzuur. In beide gevallen zijn de eigenschappen
van PLA gelijk: het smelt bij 60
à 70 o C, waardoor het alleen geschikt is
voor koude toepassingen zoals verpakkingsfoliën.
Borghans: “Wanneer de klant
echter PLA op basis van linksdraaiend
melkzuur en PLA op basis van rechtsdraaiend
melkzuur mengt, haken de polymeerketens
als het ware in elkaar en ontstaat
een veel stabielere vorm van PLA. Dit
type PLA smelt pas bij 190oC. Als je er
bijvoorbeeld een frietbakje van maakt
en dat per ongeluk in het hete vet laat
vallen, kun je het er weer ongeschonden
uithalen.”
Purac laat het maken van kunststofproducten
van PLA graag aan kunststofbe-
drijven over, omdat die veel meer ervaring
hebben met de polymerisatie, het sturen
van ketenlengtes en het toevoegen van
additieven. Borghans voorziet dat PLA de
komende jaren eerst vooral in verpakkingen
toegepast zal worden, daarna ook
in kleding, tapijt en schuimmateriaal en
uiteindelijk ook in hoogwaardige toepassingen
van auto’s en elektronica. Het ontwikkelen
van deze hoogwaardige toepassingen
vergt namelijk veel meer tijd.
Met BASF werkt Purac aan een geheel
andere nieuwe ontwikkeling: een fermentatieproces
voor barnsteenzuur (succinic
acid). Hierbij zetten bacteriën suiker om in
barnsteenzuur, een bouwsteen voor een
brede reeks chemicaliën en polymeren,
waaronder polyamide, polyester en polyurethaan.
“Barnsteen kun je niet in één keer
polymeriseren. Het molecuul heeft aan de
beide uiteinden namelijk twee zuurgroepen,
waardoor je een ander monomeer,
zoals bijvoorbeeld butaandiol nodig hebt
om er een copolymeer van te maken”,
verklaart Zoetemeyer. Hij verwacht dat
biobarnsteenzuur op den duur in veel
grotere hoeveelheden geproduceerd zal
gaan worden, omdat het als bouwsteen
voor veel meer producten is te gebruiken.
Grondstoffen
Als grondstoffen gebruikt Purac nu nog suikers
afkomstig van suikerbieten, suikerriet,
tapioca en maïs, dus suikers uit de voedselketen.
Over enkele jaren hoopt het
bedrijf ook andere groene grondstofbronnen
te kunnen aanboren, die niet met de
voedselvoorziening conflicteren, zoals gras
en bijproducten uit de agro-industrie. Wat
dit laatste betreft, neemt Purac samen
met papierproducent Crown Van Gelder
een proef met het verwijderen van cellulose
uit de afvalstroom van de papierfabriek
in Velsen. Purac zet de cellulose met behulp
van enzymen om in glucose, waarvan
de melkzuurbacteriën weer melkzuur
kunnen maken. Verder is het wachten nog
op de zogenoemde tweede generatietechnologie
om de stengels en bladeren
van bijvoorbeeld maïs op commerciële
schaal om te zetten in C5- en C6-suikers.
Purac surft als het ware op een groene
golf: veel ondernemingen zijn van plan
hun producten de komende jaren te vergroenen,
bijvoorbeeld door polymeren
te baseren op groene grondstoffen en in
voedingsproducten alleen natuurlijke ingrediënten
toe te passen. Purac kan daar
met zijn technologie en productportfolio
prima op inspelen.n
www.purac.com