Het kleinste papierpulpfabriekje op aarde

Hoe kunnen we beter gebruikmaken van groene reststromen?

Lignocellulose biomassa is de meest voorkomende organische grondstof op aarde. Het is de “lijm” die bomen en planten stevig maakt. Lignine is de reden waarom vezelige reststromen zoals grassen, hout, riet en stro lastig herbruikbaar zijn, want deze lijm laat zich niet zomaar afbreken. Elk jaar produceren we 50.000 ton groene vezelige reststromen in een straal van 30 km door het maaien van bermen, natuurgebieden, dijken en het onderhouden van bomen langs de openbare weg etc. Dat zijn enorme hoeveelheden grondstoffen die we graag zoveel mogelijk daar waar ze geproduceerd worden, willen recyclen bijvoorbeeld als biobrandstoffen, nieuwe grondstoffen en groene chemicaliën.

Lignine kraken is niet bepaald een koud kunstje. Neem een alledaags product als papier. Om cellulose te winnen voor de productie van papier wordt een hele serie fysische en chemische processen uit de kast getrokken. Houtvezels worden behandeld met verschillende chemicaliën, met hoge druk & temperatuur (stoom van 145ºC), mechanisch bewerkt en behandeld met heel veel water. Om bermmaaisel, snoeihout en andere groene reststromen op deze manier decentraal te verwerken is niet haalbaar.

De kleinste papierpulpfabriekjes: lignine kraken met de kracht van de natuur

In de natuur bestaat een heel effectieve manier om lignine af te breken, zonder de noodzaak van extreme condities. Witrotschimmels produceren gewoon in de buitentemperatuur en onder normale luchtdruk hun eigen chemicaliën. Deze schimmels zijn eigenlijk een soort kleine papierpulpfabriekjes die in staat zijn biomassa zoals hout voor te behandelen door enzymen te produceren die lignine afbreken. De cellulose die vrijkomt, gebruiken ze in hun reproductiefase voor de vorming van paddenstoelen.

In het TKI-project Biopulping is onderzocht of we door de voorbehandeling met witrotschimmels, meer bio-energie uit biomassa kunnen halen en of het mogelijk is om groene vezelige cellulose reststromen te hergebruiken als grondstoffen..

Samenwerken aan nieuwe technologie

Inmiddels is door Bioclear earth en de WUR het project afgerond met het uitvoeren van testen op pilotschaal. Gezamenlijk hebben we een blauwdruk ontwikkeld voor een praktische en op grote schaal toepasbare technologie. Hierbij is slim gebruik gemaakt van de technieken die al ontwikkeld zijn door de paddenstoelenkweeksector. Ook is er gewerkt aan een eenvoudiger, selectief biologisch proces om beter aan te kunnen sluiten bij de praktijk waarin men bekend is met processen als inkuilen, composteren en vergisten. Om ervoor te zorgen dat deze nieuwe technologie ook echt aansluit bij de behoefte en mogelijkheden van de markt, zijn diverse leveranciers van biomassa, brancheverenigingen en eindgebruikers betrokken bij dit project. Zij hebben ons bijgestaan met hun deskundigheid en hebben mogelijkheden geboden om het proces op grotere schaal te testen.

Kansen en uitdagingen voor biopulping

Een belangrijke stap in dit project was de vaststelling van de optimale pretreatment condities. Gebleken is dat met name grondstoffen met een hoog lignine gehalte baat hebben bij deze voorbehandeling. Op labschaal hebben we aangetoond, dat dankzij de voorbehandeling, de vergisting van deze vezels sneller verloopt en er meer biogas wordt geproduceerd.

Als we in staat zijn de techniek op grotere schaal toe te passen zijn er legio gebruiksmogelijkheden voor de biopulpingtechnologie. Er is niet alleen gekeken naar de toepassingen voor het opwekken van biogas, maar ook naar de mogelijkheid om biopulping in de toekomst toe te passen voor de productie van papiervezel, groene chemicaliën, tweede-generatie suiker en veevoer uit stro. Tijdens het project zijn er al geslaagde papier prototypes geproduceerd op basis van voorbehandelde Miscanthus.

Uitdagingen voor biopulping zijn een betrekkelijk lange voorbehandelingstijd en een relatief hoge investering op basis van de ‘proven technologies’ uit de paddenstoelen sector. Door het toepassen van een innovatieve stap, namelijk het gebruik van vloeibaar entmateriaal, kunnen de kosten worden gereduceerd. Wat ook gunstig is dat deze technologie aanzienlijk meer biogas oplevert, wel tot 2 keer meer vergeleken met de biogasproductie zonder voorbehandeling. Gezien de huidige situatie rond aardgasprijzen en afhankelijkheid van buitenlands gas is dit zeker de moeite waard. Wij denken dat er in de toekomst meer mogelijk is met behulp van biopulping door het onderzoeken en ontwikkelen van selectieve kweekcondities om zo ligninerijke afvalstromen te upcyclen en grondstoffen optimaal te gebruiken.

Projectpartners

Inmiddels is het project succesvol afgerond. Zie hier de link naar de eindrapportage.

Wilt u meer informatie over biopulping, neem dan contact op met Jeroen Tideman of Eline Keuning.

Jeroen Tideman
Senior adviseur bio-energie
Eline Keuning
Lead soil health