In de demofabriek in het Westelijk Havengebied in Amsterdam zet ChainCraft reststromen uit de agrifood-industrie, zoals die van aardappelverwerkers en groente- en fruitsnijderijen, via fermentatie om in vetzuren. “Het is vaak een waterrijke stroom die nog wat koolhydraten, vetten en eiwitten bevat en moeilijk te valoriseren is”, vertelt head of business development Jeroen van Dorp. Er zijn twee fermentatiestappen. In de eerste stap worden bacterieculturen gebruikt die al aanwezig zijn in de reststroom. “Je kan het vergelijken met een composthoop.” Het levert vetzuren op met een korte keten. Bij de tweede fermentatiestap, met specifieke microbenstammen, worden de vetzuren verlengd tot middellange vetzuren. Ten slotte vindt een opwerkings- en zuiveringsstap met membraantechnologie, verdamping en destillatie plaats. Het resultaat is grotendeels boterzuur en capronzuur (ook wel C6 genoemd). De uiteindelijke toepassingen verderop in de waardeketen zijn onder andere geur- en smaakstoffen (zoals ananasaroma), schoonmaakproducten, shampoo, douchegel, diervoeding, waarbij de vetzuren de gezondheid van dieren bevorderen, duurzame gewasbescherming en plantaardige kaas, waarbij capronzuur en boterzuur voor de zuivelsmaak zorgen.

Buisleiding

De fabriek in Amsterdam is een demofabriek met een capaciteit van twee kiloton per jaar, die op basis van een variëteit aan reststromen de fermentatie-technologie en de commerciële potentie ervan moest bewijzen. Dat is inmiddels ruimschoots gelukt. De volgende stap is een grootschalige fabriek. De plannen daarvoor bevinden zich in een vergevorderd stadium. De fabriek komt te staan naast de fabriek van Avebe in Ter Apelkanaal, die via een buisleiding de reststroom aardappelsap gaat leveren. Van Dorp: “Zij stoppen nu veel energie en kosten in het opwaarderen ervan. Wij gaan een deel van die stroom in plaats daarvan rechtstreeks fermenteren.” Er is een partnership gesloten met Avebe, het ontwerp van de fabriek is klaar, de behandeling van de vergunningaanvraag is al een eind op weg, en er is al een grote Europese subsidie opgehaald. “We zijn nu partnerships aan het afsluiten met klanten voor de afname van de producten. We hopen de investeringsbeslissing nog dit jaar te nemen en dan te beginnen met de bouw.”

Vliegtuigen

Uit capronzuur (C6) kunnen ook smeermiddelen worden gemaakt. “Dat is een markt waar we nu druk mee bezig zijn”, zegt Van Dorp, die als student organische chemie in Groningen in de onderzoeksgroep van Ben Feringa meewerkte aan de moleculaire motoren waarmee Feringa de Nobelprijs won. Via onder andere DSM Biobased Products en Corbion kwam hij bij ChainCraft terecht, waar het avontuur en de impact die zo’n startup kan maken hem erg aanspraken.

“De smeermiddelenindustrie bestaat uit vijf groepen”, legt hij uit. “De basisoliën, de groepen 1, 2 en 3, komen uit krakers. Die zijn vrij ruw, robuust. Maar ze werken niet voor alle toepassingen. Er zijn ook toepassingen waar een meer specifieke functionaliteit en hogere performance op bepaalde vlakken nodig is. Dan ga je naar groep 4 en 5. In groep 5 zitten de hoogwaardige synthetische oliën, zoals de polyolesters, waarvoor veelal vetzuren in de ketenlengte C5 tot en met C10 worden gebruikt. Ze worden toegepast in onder andere vliegtuigen, koelkasten, windmolens, metaalbewerking, waar smeermiddelen veel worden gebruikt om het energieverlies te reduceren, en de bosbouw, omdat ze in de natuur snel afbreekbaar moeten zijn en esters kunnen afhankelijk van de condities in de natuur worden afgebroken.”

Legoblokje

C6 werd tot nu toe weinig gebruikt vanwege de beperkte beschikbaarheid. C6 kan gemaakt worden uit fossiele grondstoffen, maar dat is een kostbaar proces. C6 is wel aanwezig in kokos- en palmpitolie, maar in geringe mate. Bovendien staat het gebruik van deze tropische grondstoffen onder druk vanwege onder andere ontbossing. Met de nieuwe fabriek in Ter Apelkanaal komt C6 wel op grote schaal beschikbaar. Dit biedt partijen in de smeermiddelenindustrie de mogelijkheid om C6 toe te passen in diverse hoogwaardige toepassingen, waaronder de synthese van polyolesters uit vetzuren en polyolen. “Met verschillende combinaties van vetzuren en polyolen kunnen ze de eigenschappen variëren”, legt Van Dorp uit. “Zie het als legoblokjes, waarbij C6 een blauw blokje is. Een fabrikant had bijvoorbeeld de beschikking over een rood, groen en geel blokje, maar niet een blauw blokje, omdat dat te weinig beschikbaar was. Dankzij de nieuwe fabriek kunnen ze straks meer verschillende synthetische esters ontwerpen om een ​​specifieke balans te leveren tussen viscositeit, vluchtigheid, stolpunt, vlampunt en andere performance criteria. “Want elke toepassing, elke machine heeft net een ander smeermiddel nodig. De ene koelkast is de andere niet, en een passagiersvliegtuig is geen F-16. Elektrische auto’s hebben ook andere smeermiddelen nodig dan benzineauto’s. En datacenters hebben extreem veel koeling nodig, waarvoor een nieuwe technologie in ontwikkeling is: immersiekoeling. De servers worden ondergedompeld in koelmiddelen, waarvoor een bepaald type vloeistof nodig is dat ook goede smerende eigenschappen moet hebben.”

CO₂-voetafdruk

Naast hun hogere efficiëntie, hoge oxidatieve en thermische stabiliteit bieden esters ook goede compatibiliteit met additieven. Daarnaast hebben biobased esters een lage CO₂ -voetafdruk. Van Dorp: “We hebben een life cycle analysis gedaan, gebaseerd op onze vetzurenproductie van de afgelopen jaren in Amsterdam en dat getransponeerd naar de nieuwe fabriek in Ter Apelkanaal. Er kwam een footprint uit van één kilogram CO₂ per kilogram product. Dat is berekend zonder de koolstof die de aardappelplant opneemt tijdens zijn productie. Nemen we die koolstof wel mee, dan is het resultaat zelfs negatief: min 1,13 kilogram.”

Qua beschikbaarheid van de grondstof zit ChainCraft aan het begin van de waardeketen met een langetermijncontract voor de levering van aardappelsap “gebakken voor de komende decennia”, zoals Van Dorp het uitdrukt. Aan het einde van de keten volgt de markt, waar prijs bepalend is voor succes. Van Dorp ziet daar geen probleem. “Er is veel interesse voor onze propositie. In kokosolie en palmpitolie zit minder dan één procent capronzuur, en het is heel moeilijk om het eruit te halen. Daarom zit er een redelijke prijs aan. Daar kunnen wij goed mee concurreren.”

Afval

De fabriek in Ter Apelkanaal levert straks naast X-Craft 6, een product met meer dan 99 procent zuiver capronzuur, en de eerdergenoemde overige vetzuren, ook co-producten zoals kaliumsulfaat, dat geleverd wordt aan de meststoffenindustrie en zo terug op het aardappelveld kan. In de fabriek zijn straks dertig tot vijftig medewerkers nodig, voornamelijk operators. Gaat ChainCraft die vinden? Van Dorp: “We zetten onszelf in Noord-Nederland op de kaart als werkgever en we zijn met verschillende onderwijsinstellingen en andere grote bedrijven in gesprek om te kijken hoe we samen meer technisch geschoold personeel kunnen opleiden en wellicht ook gezamenlijk kunnen inzetten. In Amsterdam werken we overigens veel met stagiairs, vanwege de synergie in samenwerking met universiteiten, het enthousiasme en de zeer welkome support op onderzoek om de technologie verder uit te bouwen. In zo’n fase van opschalen is het elke keer beoordelen wat voor expertises je nodig hebt.”

Er zijn nog meer toekomstplannen: “Zo zijn restaurantafval en groente en fruit dat over datum is zeer geschikt als goedkope grondstof, maar ze zijn niet food grade en daarmee voor onze eerste fabriek niet handig om te gebruiken. In een volgende fabriek, specifiek gebouwd voor niet-voeding-gerelateerde industriële toepassingen, zouden we dat soort afval wel kunnen inzetten en daarmee nog meer toepassingen ontsluiten, zoals verven en coatings. Daarvoor zijn we verschillende opties aan het uitwerken.”