Avantium, gespecialiseerd in hernieuwbare en circulaire polymeren, heeft in samenwerking met de Industrial Sustainable Chemistry Group (ISC) van de Universiteit van Amsterdam (UvA) een gepatenteerde technologie ontwikkeld om het katoen in polykatoenen stoffen af te breken tot glucose met behulp van zoutzuur. Hiermee kan het polyester volledig worden gerecycled waardoor vezel-naar-vezel recycling mogelijk wordt. De katoenglucose kan bovendien weer gebruikt worden als grondstof voor industriële toepassingen.

Voor Avantium is deze technologie een belangrijke stap in de textielrecycling waarmee het groeiende milieuprobleem van textielafval kan worden aangepakt. Gert-Jan Gruter, chief technology officer bij Avantium én professor (in deeltijd) aan de UvA waar hij de Industrial Sustainable Chemistry Group aanstuurt, is opgetogen over deze innovatie die een PhD-student bij toeval ontdekte. 

Enorme opgave

De cijfers liegen er niet om. In 2030 kijken we wereldwijd aan tegen een berg van 149 miljoen ton textiel. Op dit moment wordt maar een procent van alle textiel gerecycled: de opgave is dus enorm. Gert-Jan: “Alles bij elkaar is het een gigantische hoeveelheid textiel en het is niet alleen kleding. Ook textiel uit bijvoorbeeld beddengoed, gordijnen en tapijt wordt meegerekend. Het zijn bijna allemaal mengsels die per definitie lastig te recyclen zijn. En van die een procent die gerecycled wordt, is het vaak ook nog downcycling naar isolatiemateriaal of auto-onderdelen.”

Avantium werkt volop aan de transitie van fossiele grondstoffen naar biobased. Voor fossiel zijn er twee alternatieve koolstofbronnen: CO₂ en biomassa. “Aan de biobased route werken we al sinds 2005. Het centrale molecuul van een biobased economie is glucose, omdat je daar eigenlijk alles mee kunt maken. Je kunt het fermenteren naar ethanol. Vanuit ethanol kun je weer etheen maken, maar ook succinic acid (barnsteenzuur, -red.), ethyleenglycol en sorbitol. En Avantium maakt er furaandicarbonzuur (FDCA) van, het hoofdingrediënt voor het plantaardige plastic polyethyleen furanoaat (PEF). Allemaal bouwstenen dus voor de kunststoffen van de toekomst die gemaakt kunnen worden van glucose.”

Non-food biomassa

Op dit moment komt de glucose die voor commerciële doeleinden wordt toegepast hoofdzakelijk uit zetmeel, afkomstig uit graan uit Europa en mais uit bijvoorbeeld de Verenigde Staten. Omdat de volumes nu nog klein zijn, is er vooralsnog geen probleem met de beschikbaarheid. “Van de ruim vijfhonderd miljoen ton plastic die per jaar wordt gemaakt, is nog maar twee miljoen biobased. Qua volume zitten we dus nog onder een half procent. Maar als de transitie groter wordt, heb je ook glucose nodig uit non-food biomassa. Van alle biomassa die er is, en dan praat je over miljarden tonnen, is veertig tot 45 procent cellulose. En cellulose bestaat voor honderd procent uit glucose. Net als zetmeel, het zit alleen op een andere manier aan elkaar.”

Er wordt al honderd jaar gewerkt aan bioraffinageprocessen om glucose uit lignocellulose te halen, aldus Gert-Jan. “Technische gezien wel succesvol, maar economisch vaak niet rendabel. Wij zijn er zelf tien jaar geleden mee begonnen met onze Dawn Technology. In onze pilot plant zijn we bezig om biomassa zo efficiënt mogelijk te gebruiken en afvalstromen zoveel mogelijk te reduceren. In een consortium zijn we aan de slag gegaan om business cases in Nederland uit te werken. We hebben in verschillende samenwerkingen testen gedaan met hout. In eerste instantie waren dat plannen voor een soft wood bioraffinaderij, maar om dat kosteneffectief te krijgen, moesten we het heel groot opzetten. Dat was geen haalbare kaart. Toen hebben we met Staatsbosbeheer gekeken naar een hard wood raffinaderij, geïntegreerd met een plan dat er was om een zagerij in Delfzijl te bouwen. Staatsbosbeheer is er jaren mee bezig geweest, maar dat is om economische redenen ook in de ijskast gezet.” Genoeg plannen en veel daarvan waren interessant, maar commercieel lastig rond te krijgen.

PhD-student

Naast zijn werk voor Avantium is Gert-Jan deeltijdhoogleraar aan de UvA waar hij de Industrial Sustainable Chemistry Group aanstuurt. “Een van mijn studenten bracht op een dag zijn spijkerbroek mee naar het lab. In de spijkerbroek zit katoen en dat is ook cellulose. Interessant, laten we eens kijken wat er gebeurt als we die broek in geconcentreerd zoutzuur zetten. Een proces op kamertemperatuur waardoor het ook beduidend minder energie-intensief is. Het katoen konden we voor honderd procent omzetten naar glucose, maar wat we niet hadden verwacht is dat de PET helemaal in tact bleef. We hebben samples daarvan aangeboden aan Cure Technology in Emmen en zij gaven aan dat het voor hen een perfecte feedstock is voor het maken van rPET.”

Polykatoen blijkt, in tegenstelling tot hout, een veel simpelere feedstock. Het is bovendien goedkoper én voorradig. “We werken samen met een leverancier van bedrijfskleding. Zij produceren onder andere politiekleding en die nemen ze ook weer in. Dan praat je over honderdduizend broeken en honderdtwintigduizend polo’s, grote aantallen die wij prima kunnen gebruiken. Dat maakt de business case ook interessant.”

Sortering

Mengsels zijn een uitdaging voor recycling en ook in polykatoen kunnen nog andere toevoegingen zitten. Nylon en ritsen bijvoorbeeld. Nylon is volgens Gert-Jan voor het proces bij Avantium geen probleem, maar wel voor de polyester-recyclers. “We onderzoeken nu welke kwaliteit het polyester moet hebben, zodat het ook downstream door de chemische recyclers kan worden gebruikt. Dat betekent dat we goed moeten kijken naar de sortering van waste. Dat is een proces in ontwikkeling en we werken hiervoor samen met verschillende partners. Er zijn wel sorteerders met geautomatiseerde sorteerlijnen, maar nog niet voor de grote hoeveelheden waar wij het over hebben. In Zweden is een sorteerinstallatie die honderdduizend ton verpakkingsmateriaal kan sorteren, maar voor textiel hebben we nog niet de mogelijkheid om zulke grote hoeveelheden te verwerken. Dat is een hobbel. We kunnen tegen de producent van politiekleding, die het nu voor driehonderd euro per ton laat verbranden, zeggen: geef het aan ons en je hoeft niets te betalen. Maar dan moet wel eerst alles wat niet polykatoen is, eruit gehaald worden.”

De uitgebreide producentenverantwoordelijkheid (UPV) die bedrijven ook verantwoordelijk stelt voor het inzamelen en hergebruiken van hun productieafval, gaat daarbij helpen volgens Gert-Jan. “Er is absoluut een toenemende bereidheid om hieraan mee te werken. Niet vanuit een verplichting, maar juist vanwege het feit dat ze financieel beloond worden voor inzet die bijdraagt aan inzameling en hergebruik.” Ook de consument kan zijn steentje bijdragen. “Uitgangspunt is dat je zelf zoveel mogelijk hergebruikt en niet telkens nieuwe kleding koopt. Als het echt versleten is, gooien veel mensen dat bij het gewone afval omdat ze denken dat er niets meer mee gedaan kan worden. Maar dat moet je dus ook in de textielbakken doen. Daar moeten we de consument een beetje in opvoeden.”

Springplank

De technologie is er, de pilot plant staat er al, hoe nu verder? “De plant in het noorden is aanvankelijk gebouwd voor hout, maar die willen we nu aanpassen naar textiel. En op termijn willen we een aansluiting realiseren met onze FDCA-fabriek in Delfzijl. Met polykatoen kunnen we het recyclingpercentage een heel stuk hoger krijgen. En uiteindelijk kunnen we deze technologie ook weer verder uitwerken voor hout en andere biomassaresiduen. Deze business case met polykatoen is de springplank voor andere feedstock-stromen. Dat moet ook wel, want de huidige hoeveelheid van vijfhonderd miljoen plastic per jaar gaat nog verdubbelen in twintig tot dertig jaar.”

Resteert de vraag over de commerciële kant van de business case. Gert-Jan: “Dat kan zich vertalen naar licenties of het bouwen van fabrieken, dat weten we op dit moment nog niet precies. Nu werken we verder aan de ontwikkeling van polykatoen, maar die springplank waar ik over vertelde, kan dus ook in hout en andere biomassaresiduen zitten. Wij zijn deze technologie niet aan het ontwikkelen vanuit een recyclingbehoefte. Daarvoor zijn de business cases op dit moment bijzonder moeilijk. Wij doen het omdat textiel van polykatoen voor nu de goedkoopste manier is om glucose te krijgen, maar we slaan wel twee vliegen in een klap. Glucose als bouwsteen voor een biobased economie en het recyclen van het polyester.”

Over Avantium

Avantium is een Nederlands beursgenoteerd bedrijf dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling en commercialisering van duurzame chemische technologieën voor de productie van hoogwaardige materialen. Het bedrijf is opgericht in 2000 en heeft verschillende bekroonde innovaties op zijn naam staan, waaronder biologisch afbreekbare plastics. De FDCA-fabriek in Delfzijl werd in oktober 2024 officieel geopend door koningin Máxima. In deze eerste commerciële fabriek gaat Avantium vijf kiloton FDCA (furandicarboxylzuur) produceren, de essentiële bouwsteen voor honderd procent plantaardig en circulair plastic PEF, bekend onder de merknaam Releaf.