Overeenkomst met papierindustrie voor onderzoek naar revolutionair oplosmiddel

De TU/e heeft een overeenkomst met 14 Europese papierproducenten om een baanbrekend nieuw oplosmiddel verder te ontwikkelen. Met dit middel, ontwikkeld door TU/e-hoogleraar Maaike Kroon, kan de papierindustrie in potentie veel energiezuiniger produceren en meer waarde halen uit haar grondstoffen. De Europese papierindustrie heeft er hoge verwachtingen van. “Dit is een ‘game changer’. De papierindustrie zal er hierdoor over twintig jaar heel anders uitzien dan nu”, aldus Henk van Houtum, voorzitter van de Koninklijke VNP, de vereniging van Nederlandse papier- en kartonfabrieken.
Kroon ontdekte dat houtvezels makkelijk oplossen in bepaalde ‘deep eutectic solvents’ (DES). In de productie van papier moet het plantaardige basismateriaal (lignocellulose), zoals houtsnippers of andere biomassa, gescheiden worden in lignine en cellulose. Van de cellulose wordt uiteindelijk papier gemaakt. Het probleem is dat die twee componenten moeilijk te scheiden zijn. Dit proces vergt nu nog hoge drukken en temperaturen en is duur. Het oplossen van de houtsnippers was tot nu toe geen optie, doordat lignine niet oplost. Met het nieuwe oplosmiddel van Kroon, die er een patent op heeft, kan dat wél. Bovendien is het nieuwe oplosmiddel volledig plantaardig en afbreekbaar. Nog een voordeel: het nieuwe proces levert zeer zuivere lignine op, die de papiersector kan inzetten bij het ontwikkelen van nieuwe toepassingen en markten, bijvoorbeeld de productie van afbreekbare plastics.
De papierindustrie is een energie-intensieve sector. De Nederlandse papierindustrie nam daarom in 2004 het initiatief voor haar plan ‘Energietransitie Papierketen 2004-2020’, waarin halvering van het energieverbruik het hoofddoel is. Het Europese papierverbond CEPI kijkt nog verder, en wil de CO2-uitstoot voor 2050 met tachtig procent terugbrengen. De industrie zet daarom al ruime tijd sterk in op innovatie, gebruikmakend van natuurlijke grondstoffen in een hightech proces. Op zoek naar doorbraaktechnologieën organiseerde CEPI vorig jaar een ideeënwedstrijd. Het idee voor gebruik van ‘deep eutectic solvents’, waar Kroon toen al een paar jaar aan werkte, kwam daarbij als winnaar uit de bus. Henk van Houtum van de VNP verwacht dat het middel van Kroon een substantiële bijdrage gaat leveren aan de energiedoelstellingen van de sector. Hij hoopt dat de toepassing van DES leidt tot een minstens veertig procent lagere energierekening, en twintig procent minder CO2-uitstoot.
De TU/e tekende de intentieovereenkomst met 14 Europese papierbedrijven, waaronder zeven Nederlandse, om de oplosmiddelen verder te ontwikkelen. Met de financiering van deze bedrijven gaat Kroon twee aio’s aannemen die vier jaar verder onderzoek gaan doen aan de TU/e om de weg te bereiden voor de bouw van een proeffabriek, die in Nederland moet komen te staan. Kroon benadrukt dat de overeenkomst zeer bijzonder is, doordat het direct met de bedrijven zelf is en zonder financiële steun van overheidsinstanties. Het onderstreept de potentie die de bedrijven zien in de vinding van de Eindhovense chemiehoogleraar, en de haast die ze hebben om te komen tot toepassing. De grootschalige toepassing zal naar verwachting over een jaar of vijftien plaats vinden. Het laboratoriumonderzoek zal nog vijf tot tien jaar vergen, en de aansluitende optimalisatie in de proeffabriek duurt ook nog eens zo’n periode.
Deep eutectic solvents zijn in 2003 ontdekt in Engeland. Ze bestaan uit een mix van twee stoffen die, als ze eenmaal gemengd zijn, samen ineens een veel lager smeltpunt hebben dan dat van de afzonderlijke stoffen. Kroon vermoedde dat het met een DES mogelijk moest zijn om biomassa op te lossen, en ging dat onderzoeken. Met uitgekiende mixen voor specifieke houtsoorten slaagde ze er inderdaad in lignine op te lossen.
Maaike Kroon is sinds 2010 hoogleraar Scheidingstechnologie aan de TU/e-faculteit Scheikundige Technologie. Ze was bij haar aanstelling 29 jaar en daarmee de jongste hoogleraar van Nederland.