“Je zou kunnen zeggen dat wij onze bacteriën trainen om obesitas te krijgen”, zegt Joost Paques, directeur van Paques Biomaterials in het Friese Balk. De bacteriën spelen een belangrijke rol bij de productie van het volledig biologisch afbreekbare biopolymeer PHA, oftewel polyhydroxyalkanoaat. De directeur heeft hiervoor drie organische reststromen op het oog: industrieel afvalwater, rioolslib en vast organisch afval, zoals restaurant- en supermarktafval.

Het proces bestaat uit twee stappen. Tijdens de eerste biologische stap gaat een van de beoogde organische reststromen in een reactor. De bacteriën in deze reactor zetten de organische stoffen uit de reststromen om in vetzuren. De vetzuren gaan vervolgens naar een tweede reactor waar andere bacteriën zich ermee volvreten. Soms bevatten ze wel zestig tot tachtig procent PHA. Dat komt omdat de bacteriën een feast-famine-regime ondergaan. “We geven ze eerst volop organische stoffen te eten, zodat ze PHA gaan maken”, licht Paques toe. “Vervolgens hongeren we ze uit, zodat de bacteriën die veel PHA hebben opgeslagen overleven.”

Plasticvervanger

De tweede stap bestaat uit een chemisch extractieproces om PHA uit de bacteriën te halen. Hiervoor gebruikt Paques een groen oplosmiddel dat eenvoudig is te recyclen. Het poeder dat na de extractie overblijft is geschikt als een natuurlijke plasticvervanger in verschillende toepassingen (zie kader). 

“We gaan nu eerst in Emmen, op het terrein van de Duitse energieleverancier GETEC, een demo-installatie voor extractie neerzetten. Wanneer het proces goed loopt, hebben we de intentie om in 2026 een commerciële extractiefabriek te bouwen”, aldus Paques. Het bedrijventerrein is in het bijzonder bedoeld voor bedrijven die actief zijn op het gebied van circulaire economie en het vergroenen van de chemie. Paques Biomaterials past dan ook goed bij de bedrijvigheid die Emmen al heeft met bedrijven als MCE, Senbis, Cumapol, Morssinkhof en Sunoil.

Grote interesse

Paques is overigens sinds mei 2021 in een demonstratiefabriek in Dordrecht al volop bezig om PHA voor geïnteresseerde en potentiële afnemers te produceren. Deze fabriek is onder meer opgezet door overheden, waterschappen, de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA) en slibverwerker HVC, die enthousiast zijn over de technologie. De partijen werken samen met de TU Delft, onderzoeksinstituut Wetsus, afzetorganisatie AquaMinerals en slibverwerker SNB om de productie van PHA commercieel mogelijk te maken. Samen investeerden ze 4,5 miljoen euro in de bouw van de demonstratiefabriek op het HVC-terrein in Dordrecht. De demonstratiefabriek maakte het voor een groot aantal geïnteresseerde bedrijven mogelijk om het nieuwe materiaal te testen en toe te passen in hun producten als alternatief voor plastic. “We kunnen in Dordrecht tot 25 kilo PHA per dag als productiemateriaal maken. Maar dat is veel te weinig om aan de grote interesse van onder meer merkeigenaren te voldoen”, zegt Paques.

Paques Biomaterials heeft al twee contracten getekend met partijen die PHA op grote schaal willen afnemen als de plant er in 2026 staat. Ook met twee andere grote spelers vinden nu gesprekken plaats. “Alleen al de behoefte van deze vier partijen rechtvaardigt de bouw van een full scale fabriek met een capaciteit van zesduizend ton per jaar.” Paques wil hierover in 2024 een definitieve investeringsbeslissing nemen. “De interesse uit de markt is echt overweldigend. Vervolgens kunnen we verder opschalen. De sky is the limit.”

Tijdgeest

Verschillende bedrijven hebben in de jaren negentig geprobeerd om PHA’s op de markt te brengen. Dat werd echter geen succes. Dat kwam onder meer door het prijsverschil met op fossiele grondstoffen gebaseerde producten. In hoeverre is de situatie nu anders? Waarom acht Paques de tijd nu wel rijp voor PHA? De directeur noemt twee redenen. “In de eerste plaats hebben we nu de tijdgeest mee. We zijn een paar decennia verder en de ongerustheid over de gevolgen van microplastics voor het milieu en onze gezondheid is alleen maar toegenomen. Daarnaast willen we minder afhankelijk zijn van fossiele bronnen om plastic te maken. Bovendien komt er steeds meer wet- en regelgeving uit de EU die bijvoorbeeld het gebruik van plastic coatings voor meststoffen verbiedt.”

Drivers

Een ander groot verschil met de jaren negentig is dat Paques PHA uit organische afvalstromen maakt. Dat deden de andere bedrijven niet. Die gebruikten bijvoorbeeld gas of secundaire gewassen die ook voor andere producten gebruikt kunnen worden “Wij kunnen PHA nu voor een interessante en concurrerende prijs aanbieden. En ik ben ervan overtuigd dat consumenten net iets meer willen betalen voor producten die het milieu niet belasten. Daarom beginnen we ook met nichemarkten, want met de grote plasticproducenten kunnen we vooralsnog niet concurreren.”
Daar komt wellicht verandering in als de overheid een belasting invoert op primair fossiel plastic. Het doel van de heffing is om de productie en het gebruik van primair fossiel plastic te ontmoedigen en het aandeel plastic recyclaat en biobased plastics juist aan te moedigen. CE Delft bracht onlangs in opdracht van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat de effecten van een heffing op milieu en economie in kaart. “Strengere wet- en regelgeving of prijsprikkels zijn toch vaak de grootste drivers voor innovatie”, aldus Paques.

Van reststromen naar schoenzolen en verf

PHA, polyhydroxyalkanoaat, is een grote familie van natuurlijke kunststoffen. De meeste PHA’s worden gemaakt uit suikerriet en palmolie. “Biobased grondstoffen die ook voor de voedselproductie worden gebruikt”, zegt Joost Paques. “En daarmee willen wij niet concurreren.” Bovendien komen deze grondstoffen vaak uit verre oorden. Daarom richt Paques Biomaterials zich op installaties die lokale reststromen verwerken, zodat het de grondstoffen niet over de hele wereld hoeft te verslepen.

PHA is volgens hem volledig biologisch afbreekbaar omdat het door bacteriën is gemaakt. En wanneer het weer in het milieu komt, breken de bacteriën het weer af. “Kortom: we zijn super biologisch afbreekbaar.” Dat is volgens Paques het unique selling point. Dat neemt niet weg dat hij een groot voorstander is van het recyclen van plastic. “We moeten al het plastic dat we inzamelen zoveel mogelijk recyclen om er nieuwe bouwstenen voor producten van te maken.” Maar er zijn volgens hem genoeg voorbeelden van plastics die in het milieu terechtkomen die we niet kunnen recyclen. Zoals meststoffen met plastic coatings, schoenzolen en synthetisch textiel. PHA is volgens hem daarvoor een goed en afbreekbaar alternatief, evenals in verfrecepturen, met name voor speciality paints. Bedrijven kunnen er ook lijm van maken, waardoor bijvoorbeeld papier en karton goed zijn te recyclen in vergelijking met op fossiele grondstoffen gebaseerde lijm. Daarnaast is PHA ook goed bruikbaar voor de cosmeticaindustrie, bijvoorbeeld in scrubcrèmes.

Dezelfde kwaliteiten als PE, PP en PET?

PHA heeft niet precies dezelfde, maar wel vergelijkbare eigenschappen als PE, PP en PET, stelt Joost Paques. Het is een natuurlijk geproduceerd polyester met vergelijkbare eigenschappen, zoals brosheid en flexibiliteit. Het is licht en vormbaar, is verwerkbaar als plastic én volledig biologisch afbreekbaar, waardoor er geen microplastics in de natuur worden achtergelaten.