Foto's: ChainCraft
Vetzuren zijn een belangrijk ingrediënt van voedingsmiddelen. De behoefte om deze op een circulaire manier te produceren, wordt sterker. ChainCraft voorziet hierin door diverse vetzuren te maken uit organische reststromen van de voedingsindustrie.
Steeds meer stoffen die vroeger door het ene bedrijf als afval werden verbrand of gestort, vormen nu een waardevolle grondstof voor een ander bedrijf. Dit proces is in alle sectoren van de industrie gaande, waaronder bedrijven die voedingsmiddelen produceren. Zo is in de Amsterdamse haven het bedrijf ChainCraft gevestigd, dat een manier heeft ontwikkeld om uit reststromen van de voedingsindustrie via fermentatie een aantal vetzuren te maken. De belangrijkste toepassing hiervan is momenteel als additief in diervoeders. Een andere toepassing is binnenkort in geur- en smaakstoffen.
Toevallige ontdekking
De oorsprong van ChainCraft ligt in wetenschappelijk onderzoek bij Wageningen University & Research waar Niels van Stralen twaalf jaar geleden bij betrokken was. Het betreft het promotie-onderzoek van Kirsten Steinbusch, die bij toeval ontdekte hoe kleine, vluchtige vetzuren omgezet kunnen worden in vetzuren met langere ketens. Op deze uitvinding is patent aangevraagd, dat de basis vormde voor het bedrijf Waste2Chemical, dat is opgericht door Steinbusch en Van Stralen. Uit dit bedrijf is ChainCraft voortgekomen. (Steinbusch werkt inmiddels bij Delft Advanced Biorenewables, dat met behulp van fermentatie bio-based producten maakt.)
"Tijdens dat promotie-onderzoek is gebleken dat het proces zoals we dat we nu hebben in principe zou kunnen werken", legt Van Stralen uit. Sinds mijn afstuderen in Wageningen ben ik, uiteraard samen met anderen, bezig geweest om dit proces zodanig te ontwikkelen, dat het commercieel uitvoerbaar is." Van Stralen is dan ook directeur en mede-oprichter van ChainCraft.
Niels van Stralen
Reststromen
De input van het proces bestaat zoals gezegd uit reststromen van de voedingsindustrie. In praktijk zijn dat plantaardige resten van met name de verwerking van tarwe en aardappelen. Het kunnen ook andere stoffen zijn, zoals agrarische bijproducten. Belangrijk is wel dat ze uit de voedingsindustrie komen, benadrukt Van Stralen. "Het moet afkomstig zijn uit gecontroleerde omstandigheden, zoals een HACCP-omgeving. Dan weten we dat er geen verontreinigingen in zitten van bijvoorbeeld verpakkingsmateriaal of minerale producten. De grondstoffen die wij gebruiken, zijn juridisch gezien dan ook geen afval."
Fermentatie
Aan de andere kant: De grondstoffen hoeven niet steriel te zijn, want dat is voor het productieproces niet nodig. Daardoor is het proces robuust. Het productieproces omvat twee fermentatiestappen. In de eerste, die plaatsvindt in 750 kubieke meter aan reactoren, ontstaan uit de plantaardige resten onder toevoeging van natronloog en water met name de vetzuren C2, C3 en C4. Afvalproducten van deze stap zijn vooral vezels en cellulose. Deze blijven na filtratie achter in het digestaat. De vetzuren bevinden zich in een vloeistof, die naar de tweede fermentatiestap gaat, die overigens is gepatenteerd.
Deze stap maakt gebruik van 250 kubieke meter aan reactoren. Hierin worden met toevoeging van ethanol de vetzuren C5, C6, C7 en C8 gevormd. Ook hiervan is het product een vloeistof. Deze wordt gezuiverd door middel van membraanfiltratie. Een deel van het water wordt afgescheiden en hergebruikt als toevoeging bij de eerste fermentatiestap. Door verdamping wordt het product gedroogd, waardoor de vetzuren in de vorm van poeder overblijven.
Dit wordt voor een deel in big bags van 500 kilo uitgeleverd aan producenten van mengvoeders voor vee en hun toeleverende producenten. Daarnaast zijn de vetzuren in een vijftigprocents oplossing in water leverbaar in IBC's van 1.000 liter. Dit gaat voornamelijk naar de varkens- en pluimveesectoren als toevoeging aan drinkwater.
De haven van Amsterdam biedt onderdak aan ChainCraft
Toepassing
Een gedeelte van de vetzuren gaat in de toekomst verwerkt worden in voedingsmiddelen voor mensen, legt Van Stralen uit. "Momenteel is dat in hoofdzaak als additief in geur- en smaakstoffen. Ik voorzie overigens wel dat onze vetzuren een bredere toepassing zullen krijgen, ook in andere sectoren dan de food en feed."
Het eindproduct van ChainCraft bestaat gemiddeld voor 60 procent uit het vetzuur C6, voor zo'n 22,5 procent uit C4 en 7,5 procent uit C2. De overige vier vetzuren maken ieder voor 2,5 procent deel uit van het product. Dat C6 het grootste deel uitmaakt van het eindproduct, is interessant. Dit vetzuur wordt namelijk niet gemaakt langs petrochemische weg en maakt maar een heel klein deel uit van de vetzuren die uit palmpitten worden gemaakt.
Proeffabriek
Zoals gezegd ligt de oorsprong van ChainCraft in onderzoek bij Wageningen University & Research. Dit leidde in 2010 tot de bouw van een laboratorium om te onderzoeken of het productieproces zou werken. Dit bleek het geval, zodat Van Stralen en zijn team konden overgaan tot de bouw van een proeffabriek met een productiecapaciteit van ongeveer 4 ton per jaar. Hiermee was een investering gemoeid van ruim 2 miljoen euro.
Toen ook dit goed bleek te werken, kon er een demonstratiefabriek met een serieuze productie worden gebouwd. Dit vergde een aanzienlijk grotere investering, te weten zo'n 12 miljoen euro. Deze fabriek draait inmiddels twee jaar en heeft een capaciteit van 2.000 ton per jaar. Hiervoor is 20.000 ton aan plantaardige grondstoffen nodig. Het grote verschil tussen de input en de output zit 'm in de hoeveelheid water in de plantaardige reststroom.
Fermentatietanks en filterinstallaties domineren de productiehal
Opschaling
De ontwikkeling van een fabriek op commerciële schaal is in volle gang. Naar verwachting kan deze in 2025 in bedrijf gaan. Hier zal jaarlijks 150.000 ton plantaardig materiaal verwerkt worden tot 20.000 ton vetzuren. Van Stralen zegt hierover: "We weten nu dat het proces goed werkt, dus deze volgende opschaling is niet zo heel spannend. Behalve de schaal is er weinig verschil met de huidige fabriek. Een belangrijke verandering is dat we de vetzuren in de volgende fabriek zullen gaan fractioneren naar pure vetzuren, in plaats van het produceren van een vetzuurzout in poedervorm."
Een ander verschil zal zijn, dat het biogas dat bij de eerste fermentatiestap ontstaat, in de fabriek gebruikt zal worden. Dat gebeurt nu niet, omdat de opbrengst in de huidige demonstratiefabriek te gering is in verhouding tot de benodigde investering om het gas te gebruiken. De nieuwe fabriek zal tussen de 50 en 60 miljoen euro gaan kosten. Er is nog geen locatie gekozen, maar die zal waarschijnlijk in ergens Nederland zijn. Bij voorkeur komt de fabriek in de buurt van een of meer producenten in de food sector die een groot volume plantaardig afval produceren.
Afnamezekerheid
Wie 20.000 ton vetzuren per jaar wil verkopen, moet natuurlijk behoorlijk zeker zijn, dat er een markt voor is. "We kunnen de beslissing om de fabriek te bouwen alleen nemen, als we op voorhand contracten hebben voor de afname van tenminste veertig procent van de productie", legt Van Stralen uit. De producten zullen naar verwachting vooral in Europa afgezet worden.
Daarbij verwacht hij geen probleem. "De vetzuren C4, C5 en C7 worden nu vooral gemaakt in de petrochemie, terwijl C6 en C8 uit palmolie worden gemaakt. Afnemers en eindgebruikers van deze vetzuren staan open voor alternatieve productiewijzen. Dat komt gedeeltelijk door de stijgende kosten en de enorme prijsvolatiliteit van de grondstoffen en in het geval van palmolie ook door het slechte imago dat de palmplantages hebben. Dat we van fossiele brandstoffen af willen, speelt ook een rol."
Brede markt
Daarnaast ziet Van Stralen een veel bredere markt voor zich. "Nu zetten we onze producten vooral af in diervoederindustrie en voor een kleiner deel in de markt voor geur- en smaakstoffen. Maar onze vetzuren zijn ook toe te passen in producten voor het bestrijden van schimmels en onkruid, en ook in de industrie als ingrediënt van bijvoorbeeld verf en oplos- en smeermiddelen. Daar zijn we nog niet. Er is nog veel onderzoek- en ontwikkelingswerk nodig om zover te komen. Daar zijn we in samenwerking met producenten van deze stoffen mee bezig."
Daarnaast gaat ChainCraft werken aan de productie van andere vetzuren, zoals C9 en C10. Daarvoor is een ander soort fermentatieproces nodig, dat nog niet beschikbaar is. Ook daarvoor is dus nog onderzoeks- en ontwikkelingswerk nodig. Welbeschouwd staan we pas aan het begin van de ontwikkeling om vetzuren te maken van plantaardig afval.