PowerPoint-presentatie ... Bedrijvenpark Zuid-Groningen starch AFB AVEBE potatoes Fat products...

Click here to load reader

  • date post

    21-Sep-2020
  • Category

    Documents

  • view

    0
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of PowerPoint-presentatie ... Bedrijvenpark Zuid-Groningen starch AFB AVEBE potatoes Fat products...

  • Bioraffinage, de brug tussen landbouw en chemie

    50e verjaardag alumnivereniging

    Johan Sanders, Wageningen, 17 oktober 2014

    Professor Biobased Commodity Chemicals

    Wageningen University and Research center

  • De nieuwe uitdaging voor biomassa grondstoffen:

    Biomassa productie

    Voeding Gezond, veilig, voldoende,

    Bestaande

    Non-Food: •Papier

    •timmerhout

    • katoen, wol

    • hout om te koken .

    Biobased

    Producten • materialen

    • chemische

    bouwstenen

    •transportbrandstoffen

    • Electriciteit

    •warmte

    biorefineries Omzettings

    processen

  • Vele drijfveren voor de Biobased Economy

     Tekort aan goedkope olie

     Hoge en fluctuerende energieprijzen

     Zekerheid energievoorziening

     Klimaatverandering door broeikasgassen

     Plattelandsontwikkeling

     Ontwikkelingslanden

     Geo-politieke condities

  • Gebruik van biomassa, huidig en in 2050

    Mton/jaar

     Voedsel incl. diervoeding* 4 – 5000

     Hout, papier, katoen 2000 NU

     Hout om te koken 4000

     30% of 1000 EJ = 20 000 2050

    * excl. gras en visserij

  • Hoe kunnen we biomassa productie capaciteit

    beter benutten zonder extra landgebruik?

    ● Vergroot de veldopbrengst maar houd de componenten die nodig zijn voor de bodemvruchtbaarheid op het veld

    ● Benut alle biomassa componenten en kies de juiste grondstof

    ● Gebruik elk component op zijn hoogste waarde:

    (moleculaire) structuur is beter dan calorische

    ● Verminder de kapitaalskosten om de innovatie te versnellen door integratie van processen en/of om te profiteren van kleine schaal zonder de nadelen

  • Wie van U denkt dat:

     Over 20 jaar de chemische industrie nog grotendeels afhankelijk is

    van aardolie

     Kleine fabrieken voordeliger kunnen zijn dan grote fabrieken?

     Met een efficienter gebruik van grondstoffen in de voedselketen we

    voldoende energie vrijspelen voor al het wegverkeer?

     De grote vraag naar biomassa altijd leidt tot vergroting van de

    honger in de wereld?

     Werkgelegenheid in de landbouw alleen maar verder kan afnemen?

     De stoommachine als zo’n alom geprezen uitvinding beschouwd

    moet worden?

     Dat de omstandigheden buiten Nederland altijd gunstiger zijn voor

    het opstarten van een BioEconomy?

  • In energie uitgedrukt heeft ons dagelijks voedsel

    een 20 maal hogere input per output nodig! Biomass

    635PJ

    Dutch Agriculture 475

    Net Import 160

    Fossil 575PJ

    Greenhouses/Food 100

    Transportion Food 100

    Other Agriculture 60

    Household 165

    Food Industry 150

    2500 kcal/dag = 55 PJ

    Halvering van grondstoffen gebruik leidt tot

    • Halveren van footprint van 6 miljoen ha tot 3 miljoen hectare

    • Vrijspelen van voldoende energie voor gehele wegtransport!

    Jaarbehoefte van

    gehele bevolking Biomassa input Fossiel input

  • From: PBL, the Protein Puzzle, 2011

  • F - ladder €/ton

    Farma High

    Fun High

    Food ingredients 5 - 20000

    Food nutritional 100-500

    Feed young 100-500

    Feed pigs 100-300

    Feed cattle 50-250

    Functional chemical 500-800

    Fibre 500

    Fermentation 150-400

    Fermentation bulk 100-300

    Fuel 100-300

    Fertilizer -/- 200-100

    Fire 50-150

    Flare 0

    Fill -/- 300

    How to get the

    best value from

    biomass?

  • Waar kan biomassa economisch de strijd aan

    met fossiel?

    0 10 20 30 40 50 60 70 80

    P r o

    d u

    c ti

    e k o

    s te

    n

    € /

    G J e

    in d

    p r o

    d u

    c t

    Kapitaal

    Olie/gas

    Kolen

  • Kapitaalkosten per ton bulkproduct vs energie overschot

    Kapitaal

    Grondstof

    -1200

    -800

    -400

    0

    400

    800

    1200

    1600

    0 20 40 60 80 100

    K a p

    it a a l

    ( €

    / to

    n )

    Energieverlies (GJ/ton)

  • Bij lagere warmte-overdracht behoefte kunnen

    kapitaalkosten per ton bulkproduct omlaag!

    Kapitaal

    Grondstof

    -1200

    -800

    -400

    0

    400

    800

    1200

    1600

    0 20 40 60 80 100

    k o

    s tp

    r ij

    s (

    9 0

    0 €

    / to

    n )

    Energieverlies (GJ/ton)

    9 0 0

    9 0 0

  • Werkgelegenheid groeit met 45 000 banen in Nederlandse chemie bij

    50% vervanging fossiel door biomassa grondstoffen (nu ca 80 000 fte)

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    Chemicaliën (fossiel) Chemicaliën (biomassa)

    P r o

    d u

    c ti

    e k o

    s te

    n m

    il ja

    r d

    € /

    j

    Bouwen van fabriek

    proces

    grondstofproductie

    27.000 FTE

    2.000 FTE

    45.000 FTE

    31.000 FTE

    6.000 FTE

    4.000 FTE

    15 15

    6

    9

  • Kapitaal, Grondstoffen, Stoommachine vs Arbeid

     Bij biomassa is schaalvergroting in chemie niet essentieel;

     Bij biomassa creeren we veel banen zonder kostenverhoging;

     Bij stoommachine is schaalvergroting wel essentieel

     Stoom machine heeft veel banen overbodig gemaakt

     Om banen te houden had Karl Marx er beter aan gedaan de stoommachine aan de kaak te stellen dan Het Kapitaal!

    http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=lTqudqtcMCChMM&tbnid=FVplHhCVJWdEtM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.etsy.com/listing/85357143/steam-engine-hero-of-alexandria-2000&ei=gyHFUu-ZMorB0QWbsYGYDw&bvm=bv.58187178,d.d2k&psig=AFQjCNESZ9jDhBuEQuiU4hOD8Wwuh9DFvw&ust=1388658448758668 http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=p_dxeHaA43ZCeM&tbnid=hUA18UKbTLG_mM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.glogster.com/alexleeg/steam-engine/g-6kvm9q4tunioc9dopbj5ha0&ei=oiDFUpXoAamV0AXY34DQDg&bvm=bv.58187178,d.d2k&psig=AFQjCNESZ9jDhBuEQuiU4hOD8Wwuh9DFvw&ust=1388658448758668

  • Chemische productie Haven van Rotterdam

    massaverlies en/of warmteoverdracht

  • Glutamaat  NMP eenvoudiger dan uit fossiel

    Nieuwe route= 2 stappen

    Conventionele route= 8 stappen

    Glutamic acid NMP

    N O

    CH3

    Biomass NH2 COOH

    COOH

    NH2 COOH + CH3OH- CO2

    hydrolysis, separation

    enzyme,

    30 oC

    cat,

    250 oC

    O O

    CH3NH2

    OH HO

    - H2 OHHO

    + H2

    CH2

    O CH3OH

    +

    200-350 oC

    100 bar

    cat,

    180-240 oC

    Gas cat,

    90-150 oC

    N2 + 3 H2 NH3 + CH3OHcat

    300-550 oC

    150-250 bar

    cat

    400 oC

    N O

    CH3

    cat,

    80 oC

    Aminozuren bevatten al N en O --- Veel minder stappen/

    kapitaal en veel minder energie om tot hetzelfde product te komen

    stap 1 stap 2

  • 36 kton glutamic acid 

    Nuttig gebruik van bijproduct maakt alkohol fabriek winstgevend

    H2N OH

    COOH

    O 23 kton

    NMP

    (~2500 € / ton)

    =58 M€/y

    500 miljoen liter bioethanol

    (~ 400 kton) =200M€

    360 kton DDGS (~130 € / ton) =46M€

  • Aerobe fermentaties hebben lage opbrengst, veel

    warmte productie en dus veel kapitaalskosten

    Dit geldt voor bekende fermentatie producten zoals Lysine, Glutaminezuur, penicilline

    Anaerobe fermentaties hebben hoge

    opbrengst tenminste uitgedrukt in energie

    Bijv ethanol, melkzuur, butanol

    Voor bulkchemicalien levert dit de noodzakelijk lage grondstof en kapitaalskosten;

    integrale kostprijs: 600- 1600€/ ton

    Weusthuis et al

  • Aerobic Sugar processes  1250€/ tonne

    LC processes 1350€/ton

    Lower scale dependence

  • Anaerobic sugar processes 500€/ tonne

    LC based processes  550€/ tonne

    Lower scale dependence

  • Piepschuim uit polymelkzuur (Wageningen UR)

     Expandable bead technique

    ● Good cell structure

    ● Density

  • Tweede generatie grondstoffen vergen veel kosten in

    voorbehandeling en leveren weinig op! Valse Hoop!

    Tarwe stro Chemisch voorbehandeld Bovendien enzymbehandeling

    http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&docid=xunOsig5V0l2KM&tbnid=YQyHnpfc7iueZM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.bergfourage.nl/producten/strooisels/tarwestro-gehakseld/&a