Visionair Seminarie: Biogebaseerde polymeren: van high-performance polymeeronderzoek naar industriële toepassingen
Graag brengen wij u op de hoogte van een Visionair Seminarie op donderdag 26 maart 2009, een gezamenlijk initiatief van Leuven.Inc en IMEC en mede ondersteund door Leuven Materials Research Center (Leuven-MRC, K.U.Leuven)
Biogebaseerde polymeren vinden stilaan hun weg naar de markt. Iedereen is vandaag reeds vertrouwd met biomaterialen zoals de bio-afbreekbare draagtassen in de supermarkt. Het 'groene label' is één van de belangrijkste verkoopstrategiëen om biopolymeren met succes te vermarkten.
Maar zijn deze materialen werkelijk duurzamer? Is het produceren van huidige kunststofmaterialen uit natuurlijke oorsprong zoals plantmateriaal de meest duurzame weg? Of moet deze grondstof gebruikt worden om nieuwe materialen te ontwikkelen met unieke eigenschappen, de zogenaamde 'high-performance materials'.
Welke zijn de meest voor de hand liggende bronnen van biomassa die zich logistiek en functioneel het best lenen voor de vervaardiging van de biopolymeren?
Dit seminarie tracht aan de hand van lopende onderzoekstopics en succesvolle industriële verhalen meer duiding en visie te geven omtrent de gestelde vragen.
Enkele praktische aspecten
Datum: donderdag 26 maart 2009
Locatie: IMEC auditorium, Kapeldreef 75, 3001 Leuven (Heverlee)
Programma
- 16u45: Ontvangst deelnemers
- 17u15: Verwelkoming en situering
- Karel Van Acker (Coördinator Leuven Materials Research Center, K.U.Leuven)
- 17u30: Biogebaseerde polymeren: opportuniteiten en uitdagingen
- Philippe Willems (General Manager Value for Technology)
- 18u00: Rigiede suikermoleculen op het menu: de koolstof van de toekomst?
- Bert Sels (Professor Microbiële en Moleculaire Systemen, K.U.Leuven)
- 18u30: Sandwich break
- 19u00: Duurzame producten en chemie uit biomassa: Van houtmodificatie als duurzaam alternatief voor tropisch hout tot interieuronderdelen voor de autoindustrie.
- Wim Van Rhijn (General Manager TransFurans Chemicals / Hans Hoydonckx, Business Development Manager TransFurans Chemicals)
- 19u30: Biogebaseerde polymeren: nieuwe producten binnen een nieuwe waardeketen
- Stefaan De Wildeman (R&D Manager Biomaterials DSM)
- 20u00: Vraag en antwoord
- 20u15: Afsluitende receptie
De uiteenzettingen worden gehouden in het Nederlands.
Abstracts
Rigide suikermoleculen op het menu: de koolstof van de toekomst? - Bert Sels, Professor Microbiële en Moleculaire Systemen, K.U.Leuven
De aardolietekorten stimuleren het gebruik van hernieuwbare grondstoffen. Dit geldt niet alleen voor de chemische nijverheid en de energie(transport)sectoren. Ook de polymeerchemie is op zoek naar duurzame alternatieve koolstofbronnen voor de aanmaak van organische macromoleculen. Natuurlijke biopolymeren zoals zetmeel en proteïnen, maar ook van natuurlijke oliën, zijn hiervoor zeer interessant.
In het bijzonder worden twee synthesestrategieën toegepast. De meest voorkomende synthese degradeert eerst de natuurlijke biopolymeren tot kleinere moleculen zoals ethanol en melkzuur, die opnieuw als bouwsteen wordt aangewend voor de synthese van bio-gebaseerde materialen. Waar in eerste instantie op zoek werd gegaan naar syntheseroutes voor de aanmaak van de gekende petroleum-gebaseerde materialen, is de ontwikkeling van nieuwe materialen met unieke specifieke eigenschappen veel relevanter. Afbraak tot kleine bouwblokken is niet altijd noodzakelijk. De natuurlijke biopolymeren kunnen ook als dusdanig worden ingezet na (chemische) modificaties.
In tegenstelling tot de toepassing van biomassa in de energiesector, is de vereiste hoeveelheid grondstof voor de organische materialen markt veel beter in balans. Naast zetmeel en suikers als interessante bron voor de productie van de nieuwe biopolymeren, is het gebruik van (ligno)cellulose veel interessanter. Competitie met voeding, zoals nu wordt ervaren met de eerste generatie biobrandstoffen, wordt zo vermeden. Gerichte afbraak en selectieve modifiëring van de (ligno)cellulose vormt hier de grootste uitdaging.
Biopolymeren: opportuniteiten en uitdagingen - Philippe Willems, General Manager Value for Technology
Al meer dan 20 jaren hebben verschillende onderzoekers en bedrijven verwoede pogingen ondernomen om biopolymeren te vermarkten als alternatief voor conventionele, fossiele plastics. Na het initiëel enthousiasme van de jaren '80, kwam de ontnuchtering: biodegradabiliteit is niet voldoende als verkoopsargument, zeker niet als daar een meerprijs voor gevraagd wordt. Een marktaandeel van minder dan 0,5% voor biodegradeerbare polymeren na 20 jaren inspanning illustreert dit.
De eeuwwisselling bracht echter een nieuw impuls voor biopolymeren: een bewustwording dat fossiele bronnen eindig zijn, gekoppeld aan de hype rond broeikasgassen. Deze macro-trends hebben producten afgeleid van hernieuwbare grondstoffen weer naar de voorgrond gebracht: biobrandstoffen, maar ook biopolymeren en basischemicaliën afgeleid van hernieuwbare grondstoffen.
Om echter niet in dezelfde valkuilen te vallen als vroeger, moet nu de klemtoon gelegd worden op kostefficiëntie, duurzaamheid en functionaliteit. En dat begint met de keuze van de juiste grondstoffen: beschikbaar, duurzaam, niet in competitie met food en feed. In dichtbevolkte, sterk geïndustrialiseerde regio's, zoals Vlaanderen is de beschikbaarheid van natuurlijke grondstoffen die beantwoorden aan deze criteria echter beperkt. Innovatieve oplossingen zullen dus nodig zijn. Zo zou oud papier, dat niet meer geschikt is voor recyclage een excellente glucose bron kunnen zijn, van waaruit diverse monomeren kunnen gemaakt worden, geschikt voor biopolymeren: melkzuur, succinaat, propaandiol, isosorbide... Microalgen hebben CO2 en nutrienten (NPK) nodig en vormen deze door middel van licht (voldoende, niet te veel!) om tot de meest bruikbare polymeren die de natuur ons biedt: suikers, eiwitten en (poly-onverzadigde) olie. Verschillende initiatieven zijn nu opgestart om het concept van algen bioraffinaderij in Vlaanderen en omstreken uit te werken. Een dergelijk concept zou een belangrijke bron van bioploymeren kunnen zijn, en bovendien heel wat milieuproblemen aanpakken zoals emissie van broeikasgassen en nitraat vervuiling.
'Moderne' bioploymeren moeten ook functioneel zijn: biodegradabiliteit is niet noodzakelijk voldoende als verkoopsargument. Er moet nu vooral gezocht worden naar producten die door hun specifieke eigenschappen een toegevoegde waarde hebben, gekoppeld aan hun natuurlijke oorsprong. Voorbeelden hiervan zijn oplosbare polymeren voor detergent tabletten, vuurvaste polymeren, natuurlijke thermoharders, additieven om de thermische stabiliteit te verhogen... De focus moet verschoven worden van bulk commodities zoals vuilniszakken of plastic draagtassen naar meer specifieke markten, met hogere toegevoegde waarde.
Biogebaseerde polymeren: nieuwe producten binnen een nieuwe waardeketen - Stefaan De Wildeman, R&D Manager Biomaterials DSM
Het antwoord op de vraag of het olie-tijdperk tot een einde komt heeft de laatste jaren en maanden een consensus gevonden: fossiele olie is eindig en de wereld kan zich stilaan definitief voorbereiden op de dominantie van hernieuwbare energie. In het zog van deze impactvolle wissel zal ook het materialenveld met anno 2008 ruim 300 Mio Ton plastics drastisch veranderen. Het spanningsveld tussen substitutie van bestaande uitontwikkelde plastics zoals bijvoorbeeld PE en PP door hun groene varianten (hernieuwbaar PE en PP) versus het vervangen van deze plastics door nieuwe biopolymeren zal worden gedicteerd door de beschikbaarheid en kost van nieuwe bouwstenen die voortvloeien uit de wijzigende energiemarkt. Deze wisselende waardeketens brengen vooral aanzienlijke opportuniteiten die hernieuwbaarheid kunnen linken met hogere performantie en of lagere kost van materialen. Net zoals PE en PP een volledige diversificatie hebben ondergaan om tal van verschillende markten te kunnen bedienen, zullen nieuwe bouwstenen uit de energiemarkten voortkomen waarmee nog nooit een diepgaand onderzoek naar materialen is doorgevoerd. Een voorbeeld hiervan is iso-sorbide dat kan gebruikt worden als rigide vervanger voor bis-phenol-A. De uitdaging voor de industrie bestaat erin om zowel op bulk schaal (packaging, one-use applications) als voor specialty producten (engineering plastics, functional plastics) aansluiting te vinden bij de beschikbaarheid en lage kost van nieuwe hernieuwbare bouwstenen. DSM richt zich in deze innovatie vooral op biopolymeren met hogere toegevoegde waarde (specialties) maar herbekijkt de bulkchemie ook vanuit een 'cradle to cradle' perspectief, waarbij een outside-in strategie met voldoende groot (strategisch) inzicht in de noden van de markt van cruciaal belang is.
Duurzame producten en chemie uit biomassa - Wim Van Rhijn, General Manager TransFurans Chemicals
Als pioniers in hernieuwbare chemie gelooft TransFurans Chemicals steevast in de productie van chemicaliën op basis van biomassa. Sinds meer dan 35 jaar maken we gebruik van suikerriet en maïskolven als grondstof voor de productie van furfuryl alcohol en harsen. Het gebruik van agrarische afvalproducten is een juiste keuze, omdat deze grondstoffen niet concurreren met de food en feed sector.
Meer dan 90% van alle furfuryl alcohol wordt vandaag gebruikt in de gieterij industrie. Furfuryl alcohol is een excellent bindmiddel om grote zandmallen te maken voor de productie van gietstukken bestemd voor windmolens, turbines, scheepsmotoren. De enige reden waarom furfuryl alcohol sinds de jaren 60 massaal in de gieterij wordt toegepast, is de hoge toegevoegde waarde van het systeem voor de eindgebruikers.
TFC streeft ernaar om het gebruik van furfuryl alcohol te diversifiëren en dit door nieuwe producten en toepassingsdomeinen te bedenken en door efficiënte en duurzame technologie te implementeren. Aan de hand van enkele cases zal toegelicht worden hoe wij dit als klein chemisch bedrijf aanpakken. Bio-modificatie van goedkope grenen houtsoorten als duurzaam alternatief voor tropisch hout is één van de praktijkvoorbeelden. Een niche markt met groeipotentieel.
Biogebaseerde polymeren vinden stilaan hun weg naar de markt. Iedereen is vandaag reeds vertrouwd met biomaterialen zoals de bio-afbreekbare draagtassen in de supermarkt. Het 'groene label' is één van de belangrijkste verkoopstrategiëen om biopolymeren met succes te vermarkten.
Maar zijn deze materialen werkelijk duurzamer? Is het produceren van huidige kunststofmaterialen uit natuurlijke oorsprong zoals plantmateriaal de meest duurzame weg? Of moet deze grondstof gebruikt worden om nieuwe materialen te ontwikkelen met unieke eigenschappen, de zogenaamde 'high-performance materials'.
Welke zijn de meest voor de hand liggende bronnen van biomassa die zich logistiek en functioneel het best lenen voor de vervaardiging van de biopolymeren?
Dit seminarie tracht aan de hand van lopende onderzoekstopics en succesvolle industriële verhalen meer duiding en visie te geven omtrent de gestelde vragen.
Enkele praktische aspecten
Datum: donderdag 26 maart 2009
Locatie: IMEC auditorium, Kapeldreef 75, 3001 Leuven (Heverlee)
Programma
- 16u45: Ontvangst deelnemers
- 17u15: Verwelkoming en situering
- Karel Van Acker (Coördinator Leuven Materials Research Center, K.U.Leuven)
- 17u30: Biogebaseerde polymeren: opportuniteiten en uitdagingen
- Philippe Willems (General Manager Value for Technology)
- 18u00: Rigiede suikermoleculen op het menu: de koolstof van de toekomst?
- Bert Sels (Professor Microbiële en Moleculaire Systemen, K.U.Leuven)
- 18u30: Sandwich break
- 19u00: Duurzame producten en chemie uit biomassa: Van houtmodificatie als duurzaam alternatief voor tropisch hout tot interieuronderdelen voor de autoindustrie.
- Wim Van Rhijn (General Manager TransFurans Chemicals / Hans Hoydonckx, Business Development Manager TransFurans Chemicals)
- 19u30: Biogebaseerde polymeren: nieuwe producten binnen een nieuwe waardeketen
- Stefaan De Wildeman (R&D Manager Biomaterials DSM)
- 20u00: Vraag en antwoord
- 20u15: Afsluitende receptie
De uiteenzettingen worden gehouden in het Nederlands.
Abstracts
Rigide suikermoleculen op het menu: de koolstof van de toekomst? - Bert Sels, Professor Microbiële en Moleculaire Systemen, K.U.Leuven
De aardolietekorten stimuleren het gebruik van hernieuwbare grondstoffen. Dit geldt niet alleen voor de chemische nijverheid en de energie(transport)sectoren. Ook de polymeerchemie is op zoek naar duurzame alternatieve koolstofbronnen voor de aanmaak van organische macromoleculen. Natuurlijke biopolymeren zoals zetmeel en proteïnen, maar ook van natuurlijke oliën, zijn hiervoor zeer interessant.
In het bijzonder worden twee synthesestrategieën toegepast. De meest voorkomende synthese degradeert eerst de natuurlijke biopolymeren tot kleinere moleculen zoals ethanol en melkzuur, die opnieuw als bouwsteen wordt aangewend voor de synthese van bio-gebaseerde materialen. Waar in eerste instantie op zoek werd gegaan naar syntheseroutes voor de aanmaak van de gekende petroleum-gebaseerde materialen, is de ontwikkeling van nieuwe materialen met unieke specifieke eigenschappen veel relevanter. Afbraak tot kleine bouwblokken is niet altijd noodzakelijk. De natuurlijke biopolymeren kunnen ook als dusdanig worden ingezet na (chemische) modificaties.
In tegenstelling tot de toepassing van biomassa in de energiesector, is de vereiste hoeveelheid grondstof voor de organische materialen markt veel beter in balans. Naast zetmeel en suikers als interessante bron voor de productie van de nieuwe biopolymeren, is het gebruik van (ligno)cellulose veel interessanter. Competitie met voeding, zoals nu wordt ervaren met de eerste generatie biobrandstoffen, wordt zo vermeden. Gerichte afbraak en selectieve modifiëring van de (ligno)cellulose vormt hier de grootste uitdaging.
Biopolymeren: opportuniteiten en uitdagingen - Philippe Willems, General Manager Value for Technology
Al meer dan 20 jaren hebben verschillende onderzoekers en bedrijven verwoede pogingen ondernomen om biopolymeren te vermarkten als alternatief voor conventionele, fossiele plastics. Na het initiëel enthousiasme van de jaren '80, kwam de ontnuchtering: biodegradabiliteit is niet voldoende als verkoopsargument, zeker niet als daar een meerprijs voor gevraagd wordt. Een marktaandeel van minder dan 0,5% voor biodegradeerbare polymeren na 20 jaren inspanning illustreert dit.
De eeuwwisselling bracht echter een nieuw impuls voor biopolymeren: een bewustwording dat fossiele bronnen eindig zijn, gekoppeld aan de hype rond broeikasgassen. Deze macro-trends hebben producten afgeleid van hernieuwbare grondstoffen weer naar de voorgrond gebracht: biobrandstoffen, maar ook biopolymeren en basischemicaliën afgeleid van hernieuwbare grondstoffen.
Om echter niet in dezelfde valkuilen te vallen als vroeger, moet nu de klemtoon gelegd worden op kostefficiëntie, duurzaamheid en functionaliteit. En dat begint met de keuze van de juiste grondstoffen: beschikbaar, duurzaam, niet in competitie met food en feed. In dichtbevolkte, sterk geïndustrialiseerde regio's, zoals Vlaanderen is de beschikbaarheid van natuurlijke grondstoffen die beantwoorden aan deze criteria echter beperkt. Innovatieve oplossingen zullen dus nodig zijn. Zo zou oud papier, dat niet meer geschikt is voor recyclage een excellente glucose bron kunnen zijn, van waaruit diverse monomeren kunnen gemaakt worden, geschikt voor biopolymeren: melkzuur, succinaat, propaandiol, isosorbide... Microalgen hebben CO2 en nutrienten (NPK) nodig en vormen deze door middel van licht (voldoende, niet te veel!) om tot de meest bruikbare polymeren die de natuur ons biedt: suikers, eiwitten en (poly-onverzadigde) olie. Verschillende initiatieven zijn nu opgestart om het concept van algen bioraffinaderij in Vlaanderen en omstreken uit te werken. Een dergelijk concept zou een belangrijke bron van bioploymeren kunnen zijn, en bovendien heel wat milieuproblemen aanpakken zoals emissie van broeikasgassen en nitraat vervuiling.
'Moderne' bioploymeren moeten ook functioneel zijn: biodegradabiliteit is niet noodzakelijk voldoende als verkoopsargument. Er moet nu vooral gezocht worden naar producten die door hun specifieke eigenschappen een toegevoegde waarde hebben, gekoppeld aan hun natuurlijke oorsprong. Voorbeelden hiervan zijn oplosbare polymeren voor detergent tabletten, vuurvaste polymeren, natuurlijke thermoharders, additieven om de thermische stabiliteit te verhogen... De focus moet verschoven worden van bulk commodities zoals vuilniszakken of plastic draagtassen naar meer specifieke markten, met hogere toegevoegde waarde.
Biogebaseerde polymeren: nieuwe producten binnen een nieuwe waardeketen - Stefaan De Wildeman, R&D Manager Biomaterials DSM
Het antwoord op de vraag of het olie-tijdperk tot een einde komt heeft de laatste jaren en maanden een consensus gevonden: fossiele olie is eindig en de wereld kan zich stilaan definitief voorbereiden op de dominantie van hernieuwbare energie. In het zog van deze impactvolle wissel zal ook het materialenveld met anno 2008 ruim 300 Mio Ton plastics drastisch veranderen. Het spanningsveld tussen substitutie van bestaande uitontwikkelde plastics zoals bijvoorbeeld PE en PP door hun groene varianten (hernieuwbaar PE en PP) versus het vervangen van deze plastics door nieuwe biopolymeren zal worden gedicteerd door de beschikbaarheid en kost van nieuwe bouwstenen die voortvloeien uit de wijzigende energiemarkt. Deze wisselende waardeketens brengen vooral aanzienlijke opportuniteiten die hernieuwbaarheid kunnen linken met hogere performantie en of lagere kost van materialen. Net zoals PE en PP een volledige diversificatie hebben ondergaan om tal van verschillende markten te kunnen bedienen, zullen nieuwe bouwstenen uit de energiemarkten voortkomen waarmee nog nooit een diepgaand onderzoek naar materialen is doorgevoerd. Een voorbeeld hiervan is iso-sorbide dat kan gebruikt worden als rigide vervanger voor bis-phenol-A. De uitdaging voor de industrie bestaat erin om zowel op bulk schaal (packaging, one-use applications) als voor specialty producten (engineering plastics, functional plastics) aansluiting te vinden bij de beschikbaarheid en lage kost van nieuwe hernieuwbare bouwstenen. DSM richt zich in deze innovatie vooral op biopolymeren met hogere toegevoegde waarde (specialties) maar herbekijkt de bulkchemie ook vanuit een 'cradle to cradle' perspectief, waarbij een outside-in strategie met voldoende groot (strategisch) inzicht in de noden van de markt van cruciaal belang is.
Duurzame producten en chemie uit biomassa - Wim Van Rhijn, General Manager TransFurans Chemicals
Als pioniers in hernieuwbare chemie gelooft TransFurans Chemicals steevast in de productie van chemicaliën op basis van biomassa. Sinds meer dan 35 jaar maken we gebruik van suikerriet en maïskolven als grondstof voor de productie van furfuryl alcohol en harsen. Het gebruik van agrarische afvalproducten is een juiste keuze, omdat deze grondstoffen niet concurreren met de food en feed sector.
Meer dan 90% van alle furfuryl alcohol wordt vandaag gebruikt in de gieterij industrie. Furfuryl alcohol is een excellent bindmiddel om grote zandmallen te maken voor de productie van gietstukken bestemd voor windmolens, turbines, scheepsmotoren. De enige reden waarom furfuryl alcohol sinds de jaren 60 massaal in de gieterij wordt toegepast, is de hoge toegevoegde waarde van het systeem voor de eindgebruikers.
TFC streeft ernaar om het gebruik van furfuryl alcohol te diversifiëren en dit door nieuwe producten en toepassingsdomeinen te bedenken en door efficiënte en duurzame technologie te implementeren. Aan de hand van enkele cases zal toegelicht worden hoe wij dit als klein chemisch bedrijf aanpakken. Bio-modificatie van goedkope grenen houtsoorten als duurzaam alternatief voor tropisch hout is één van de praktijkvoorbeelden. Een niche markt met groeipotentieel.
Subscribe to our newsletter
Stay tuned and get our news in your inbox: subscribe here.
Keep me informed
