BONFiRe is een samenwerking tussen PLIXXENT, ChemCom Industries en de Hanze. Het publiek-private project kreeg onder andere financiering vanuit het EFRO-fonds en Samenwerkingsverband Noord-Nederland en heeft een looptijd van 2,5 jaar. Het doel is om conventionele halogene, vaak fossielgebaseerde en potentieel schadelijke vlamvertragers te vervangen door biobased alternatieven met vergelijkbare of zelfs betere prestaties. Daarbij wordt onder andere gekeken naar hernieuwbare grondstoffen, bio-afbreekbaarheid, non-toxiciteit en geschiktheid voor industriële toepassing in PU-systemen. Het onderzoek bestrijkt zowel fundamenteel materiaalkundig onderzoek als toepassing en opschaling, zodat de ontwikkelde vlamvertragers daadwerkelijk inzetbaar zijn in industriële producten.

Daan Wesselink, product developer bij PLIXXENT, Marcel van der Sluis, business manager Renewables bij ChemCom Industries, Kees van der Loo, onderzoeksleider en Loes Talkami, researcher bij Kenniscentrum Biobased Economy (onderdeel van de Hanze), zien elkaar sinds 1 december met grote regelmaat. Het is de officiële startdatum van project BONFiRe. We spreken met de drie heren.

In welke hoedanigheid zitten jullie in dit project?

Daan: “Als producent van polyurethaan producten wil PLIXXENT vooroplopen in duurzaamheid en innovatie door de ontwikkeling van halogeenvrije vlamvertragers. In de bestaande vlamvertragers worden vaak broom en chloor gebruikt, omdat die zeer effectief zijn in het onderbreken van verbrandingsreacties. Maar we zien een duidelijke groei in de vraag naar duurzamere oplossingen. Door deze vlamvertragers te testen in onze eigen hardschuimproducten zien we bovendien kansen voor bredere toepassingen binnen ons Europese netwerk, onder andere in zachtschuim.”

Marcel: “ChemCom Industries levert de cruciale biobased grondstoffen voor dit project, zoals glycerol derivaten. Deze grondstoffen zijn al op grote schaal beschikbaar en REACH-geregistreerd, wat BONFiRe een stevige en realistische basis geeft. In de volgende fase is het onze ambitie om ook de productie van de nieuwe vlamvertragers op ons te nemen, mogelijk vanuit een nieuwe productiefaciliteit in Farmsum.”

Kees: “Vanuit het lectoraat Biobased Chemistry & Refinery brengt de Hanze Groningen de organischchemische expertise in om nieuwe vlamvertragers te ontwikkelen op basis van beschikbare biobased building blocks (fundamentele moleculen of grondstoffen die dienen als startpunt voor het maken van complexere chemische verbindingen, polymeren of materialen, -red.). Onze bijdrage ligt in het opzetten van de synthese routes en opschalen van het proces van enkele grammen naar kiloschaal, op TRL-niveau 4 tot en met 6. Deze stap is cruciaal om de materialen betrouwbaar te kunnen testen en valideren. Als Hanze dragen wij graag bij aan de kenniseconomie in de regio door R&D-activiteiten van het mkb te ondersteunen.  Daarnaast kunnen wij de kennis en kunde die we opdoen in dit onderzoeksproject weer meenemen in het onderwijs en ons curriculum. Voor een onderzoeksinstelling is de uitwisseling met de industrie heel waardevol.”

Waarom dit project?

Daan: “De transitie naar duurzame grondstoffen is overal zichtbaar en raakt ook de polyurethaanketen. Tegelijkertijd zien we vanuit klanten een duidelijke ontwikkeling. De vraag gaat niet alleen meer over óf iets duurzaam is, maar vooral wat duurzaamheid in de praktijk betekent en wat zij ermee kunnen. Die vraag is de afgelopen jaren sterk toegenomen. Klanten verwachten dat er concrete oplossingen komen, zeker bij toepassingen met een grote maatschappelijke impact. Omdat polyurethaan zo breed wordt toegepast, is de behoefte aan duurzame vlamvertragers over de hele linie voelbaar. Dat maakt deze stap niet alleen logisch, maar ook noodzakelijk.”

Hoe complex is het wat jullie met BONFiRe willen bereiken?

Kees: “Dit onderzoek kent eigenlijk twee grote complexe factoren. Allereerst moet de chemie kloppen. We werken met biobased building blocks die beschikbaar zijn, maar waarvoor de bestaande literatuur nog geen kantenklare oplossingen biedt zoals wij die nodig hebben. We hebben ideeën over wat zou kunnen werken, maar die moeten we duurzaam en zorgvuldig vertalen naar nieuwe chemische routes. Dat vraagt veel uitzoekwerk. Daarnaast moeten de ontwikkelde stoffen ook echt presteren als vlamvertragers in toepassingen. Dat betekent uitgebreid testen bij onze industriële partners, gevolgd door terugkoppeling en aanpassing. Die continue wisselwerking tussen ontwikkeling en toepassing maakt het onderzoek complex, maar juist daarom is de samenwerking binnen dit project essentieel.”

In welke fase van het onderzoek zitten jullie en wat zijn de volgende stappen?

Kees: “We bevinden ons nu in de fase van de eerste productontwikkeling en testen. Vanuit de Hanze zijn de eerste veelbelovende ‘leads’ ontwikkeld en het eerste testbare product staat op het punt om beoordeeld te worden in een daadwerkelijke schuimformulering. Een belangrijke mijlpaal in deze fase is het produceren van ‘de eerste kilo’: een voldoende hoeveelheid materiaal dat nodig is om uitgebreider en realistischer te kunnen testen. Na deze eerste validatie volgt een pilotfase waarin we inzetten op opschaling naar TRL-niveau 4 tot en met 6. In die fase onderzoeken we niet alleen of het materiaal chemisch en functioneel blijft presteren bij grotere volumes, maar ook of het productieproces haalbaar en reproduceerbaar is. Dat is een cruciale stap richting industriële toepasbaarheid.” Daan: “Bij toepassing als additief in een polyolformulering kan één kilo vlamvertrager worden verwerkt tot ruim een kwart m3 polyurethaanschuim. Dat is een substantieel volume aan materiaal en voldoende basis biedt voor representatieve en reproduceerbare tests.”

Marcel: “De commerciële opschaling en het volledige regelgevingstraject, zoals REACHregistratie en productie op TRL-niveau 7 tot 8, vallen bewust buiten de scope van dit project. Die stappen komen pas na afloop van het 2,5-jarige traject en vergen aanzienlijk meer investeringen. Wel leggen we met dit project de technische en economische basis om die vervolgstappen realistisch en onderbouwd te kunnen zetten.”

Waar zitten de mogelijke hobbels in dit onderzoeksproject?

Kees: “Een risico is dat de chemie in de praktijk niet werkt zoals we dat voor ogen hebben of dat de vlamvertrager ongewenste effecten heeft op de schuimformulering, zoals de celstructuur, stabiliteit of verwerkbaarheid, met als gevolg dat het eindproduct niet voldoet.”

Marcel: “De geopolitieke onrust in de wereld is ook een factor waar we rekening mee moeten houden. De kostprijs van grondstoffen fluctueert en dat kan zomaar de min of de plus in dit project bepalen. Het is ongrijpbaar, maar we hebben daar wel mee te dealen. Daarnaast is het REACH-reguleringstraject, dat in de volgende fase komt, een kritieke en vaak onderschatte hobbel. De benodigde tijd, kosten en expertise zijn aanzienlijk en kunnen qua omvang vergelijkbaar zijn met het volledige ontwikkeltraject, terwijl gerichte financiering voor deze fase veelal ontbreekt.” Daan: “Het tekort aan fossiele grondstoffen is een feit, maar dat biedt ook weer kansen. Nu is het moment om dit onderzoek te doen.”

Wanneer kan het eerste succes gevierd worden?

Daan: “Voor mij is dat het moment waarop het hele traject klopt: van grondstof tot chemie, én wanneer we zien dat het in de toepassing daadwerkelijk werkt. Op het moment dat de resultaten richting vervanging gaan en duidelijk wordt dat het concept technisch haalbaar is en potentie heeft. Dat is het punt waarop je kunt zeggen: dit werkt, en hier vertrouwt de eerste klant op. Het hoeft daarbij nog niet meteen perfect te zijn, maar als we zien dat de effecten optreden zoals we vooraf hadden beoogd, dan weten we dat we op de goede weg zitten en kunnen we echt tevreden zijn.”

Kees: “Voor mij is een succesmoment niet meteen een grote mijlpaal, maar iets heel concreets: als we de eerste verbinding kunnen leveren. Dat is het moment waarop je denkt, dit werkt echt en we hebben iets tastbaars neergezet.”

Marcel: “Daar sluit ik me helemaal bij aan. Wat ik daarnaast als een mooie bijvangst zie van dit project, is de mogelijke betekenis voor het noorden van het land. Deze regio staat voor een enorme isolatieopgave als compensatie voor aardbevingsproblematiek waarvoor veel middelen zijn vrijgemaakt. Hoe bijzonder zou het zijn als we straks met materialen uit de regio zelf vlamvertragers ontwikkelen die vervolgens worden toegepast in isolatieplaten voor de daken van huizen in het aardbevingsgebied. Dat zou niet alleen technisch, maar ook maatschappelijk een heel waardevolle uitkomst zijn.”