Dankzij een innovatieproject in de Antwerpse haven kleurt chemie (een beetje) groen

In het hart van een van de grootste chemieclusters ter wereld bevindt zich sinds dit voorjaar BlueChem. Deze ‘broedplaats’ voor jonge ondernemingen, gevestigd op het klimaatneutrale bedrijventerrein Blue Gate Antwerp, spitst zich toe op innovatie in klimaat- en milieuvriendelijke chemie. Denk aan hernieuwbare chemicaliën en methodes om afval- en nevenstromen beter te benutten.

Beloftevolle start-ups en ambitieuze groeibedrijven uit binnen- en buitenland krijgen van BlueChem een duwtje in de rug om door te groeien tot op industriële schaal.

‘De chemiesector zorgt voor tal van producten die ons leven gemakkelijker maken en de maatschappij verduurzamen. Tegelijk is ze een van de meest vervuilende industrieën.’ Aan het woord is Jan Van Havenbergh, managing director van Catalisti. De organisatie heeft als doel duurzame innovaties te stimuleren en financieren. Een honderdtal bedrijven stapte in het project, samen met diverse kennisinstellingen, de Vlaamse sectorfederatie Essenscia en alle Vlaamse universiteiten.   

Catalisti, dat BlueChem mee oprichtte, bestaat ondertussen acht jaar en omvat zo’n veertig projecten. ‘Een van onze technologieën bestaat erin fracties van een bepaald product van elkaar te scheiden en die vervolgens, zonder veel energie te gebruiken, op te waarderen tot een nieuw product’, zegt Van Havenberg. ‘Zo kan je van afgeschreven matrassen geluiddempend materiaal maken. Of afval omzetten in grondstoffen. We recyclen niet alleen, we ontwikkelen ook nieuwe duurzame producten, bijvoorbeeld composteerbaar en afbreekbaar plastic.’

Catalisti voert ook de regie over Moonshot, een industrieel innovatieprogramma van de Vlaamse overheid. ‘Hierbij richten we ons vooral op de chemie-, petrochemie- en staalindustrie, die samen goed zijn voor 85 procent van de industriële CO₂-emissies in Vlaanderen. Onze ambitie is de Vlaamse industrie koolstofcirculair te maken tegen 2050. Door groene energie te gebruiken kunnen we circulariteit van koolstof in materialen verkrijgen.’ 

Voorts zet Catalisti in op biogebaseerde chemie. Een frappant voorbeeld is het verwerken van insecten tot polymeren. Vertrekpunt is chitine, een stof die je onder andere in vliegen, spinnen en kreeften vindt. Na cellulose is chitine het meest voorkomende biopolymeer op aarde. ‘We kunnen die stof winnen door vliegenlarven te kweken en ze vervolgens gebruiken voor bijvoorbeeld coatings voor visnetten’, aldus Van Havenberg. ‘Normaal wordt hiervoor koper gebruikt, terwijl we hier vertrekken van een natuurlijk product.’

‘Een ander voorbeeld is een waterafstotend product, dat is gemaakt van biomassa uit afval. Of nieuwe componenten als basis voor materiaal om vliegtuigen lichter of wieken van windmolens sterker te maken.’

Creaflow ontwerpt en commercialiseert reactors voor de fijnchemie en de farmaceutische industrie. Het bedrijf gebruikt voor zijn reactors onder meer fotochemie, en kan daarmee de beperkingen van klassieke fotoreactors omzeilen. Het proces laat ook toe om nieuwe molecules op grote schaal te produceren, via lichtactivatie.

Fotochemie wordt nog zelden op industriële schaal toegepast. Maar in laboratoria maken onderzoekers er steeds meer gebruik van. ‘Door zichtbaar licht – zoals in zonlicht of energie-efficiënte leds – krijgt fotochemie een groener karakter’, zegt Hannes Germoets van Creaflow. ‘Het activeert molecules gerichter, waardoor die ook anders reageren. We kunnen producten met veel minder reactiestappen produceren. Dat kost ons minder grondstoffen, het energieverbruik ligt lager en we creëren minder afval.’

‘Je kan het proces vergelijken met wat in ons lichaam gebeurt als we onszelf blootstellen aan zonlicht. Dat licht schijnt door de lichaamshuid heen en zorgt ervoor dat er vitamine D wordt aangemaakt in ons lichaam. Of neem fotosynthese, waarbij groene bladeren zonlicht opvangen en de energie gebruiken om koolstofdioxide om te zetten in koolhydraten.’

Fotochemie brengt wel een technisch probleem met zich mee: licht kan niet erg diep in een vloeistof binnendringen. Dat komt de schaalbaarheid van de methode niet ten goede. ‘Door continu stroom in en uit onze reactors te pompen lossen we dat probleem op’, stelt Germoets. ‘Zo wordt het mogelijk om bijvoorbeeld medicijnen op grote schaal te produceren met een duurzame technologie.’

Vervuiling aanpakken en waterschaarste verhelpen: dat is het dubbele objectief van InOpSys. Het bedrijf legt zich toe op industriële afvalwaters in de chemie- en farmasector behandelen. Het wil toxische, organische en metallische stoffen verwijderen. Tegelijk recupereert InOpSys waardevolle stoffen uit het water, zoals zink, fosfor en het zeldzame edelmetaal palladium.

Het bedrijf zuivert microvervuilers en hormoonverstoorders uit afvalwater, en dat tot op een niveau dat het water volledig kan worden hergebruikt. ‘Het ultieme doel is afvalwater zo grondig te reinigen dat het drinkwater wordt’, zegt Dirk Leysen van InOpSys. ‘Dat lukt ons voorlopig slechts gedeeltelijk’, geeft Dirk Leysen van InOpSys toe. ‘Het is een complex probleem. Het ene afvalwater is het andere niet. De samenstelling kan behoorlijk verschillen, zodat we telkens een andere behandelmethode nodig hebben.’

‘Daar komt bij dat afvalwater vaak zo sterk verontreinigd is dat we al blij mogen zijn dat we het voldoende kunnen zuiveren om het veilig weer in het milieu te brengen. Je moet bedenken dat wereldwijd 80 procent van de industriële afvalwaters onbehandeld worden geloosd.’

Het bedrijf richt zich vooral op zogeheten Active Pharmaceutical Ingredients of sporen van medicijnen die in het afvalwater van farmabedrijven terechtkomen. ‘Daarnaast hebben we aandacht voor diverse stoffen van de chemische industrie’, zegt Leysen. ‘Momenteel zetten we hard in op de aanpak van microvervuilers, zoals hormoonverstorende componenten van oppervlaktewaters. Denk aan steroïden die ernstige auto-immuunziektes kunnen veroorzaken. Veel bedrijven transporteren en verbranden afvalwater met zulke bestanddelen. Wij slagen erin die eruit te halen en zowel het water als bepaalde componenten ervan te recupereren.’

InOpSys gebruikt modulaire en mobiele units om water ter plaatse te zuiveren. ‘Het zijn kleine chemische fabriekjes’, zegt Leysen. ‘In containers zit alle noodzakelijke regelapparatuur, zodat deze units autonoom kunnen werken. Naargelang het volume van het te behandelen afvalwater kunnen er units worden bijgeplaatst. Met die mobiele zuiveringsinstallaties kan elk chemisch en farmabedrijf circulaire waterstromen op gang brengen.’

Start-up Calidris Bio hoopt de groeiende wereldbevolking op een duurzame manier te voeden met een kwaliteitsvolle, voedzame en betaalbare eiwitbron. ‘Tegen 2050 zijn we met 9 miljard mensen op deze planeet. Wellicht kunnen onze huidige productiesystemen dan niet langer op een duurzame manier aan de vraag voldoen’, zegt medeoprichter Frederik De Bruyn. ‘We moeten denken over oplossingen voor de groeiende vraag naar eiwitbronnen.’

Calidris Bio gebruikt een natuurlijk fermentatieproces, vergelijkbaar met het brouwen van bier. De technologie bestaat erin microbieel eiwit te produceren op basis van gecapteerde CO₂ en hernieuwbare energie. Daardoor heeft deze technologie een minimale impact op landgebruik of mariene ecosystemen. In eerste instantie wil het bedrijf een duurzaam alternatief bieden voor geïmporteerde soja en vismeel voor diervoeder. ‘Het is een zuiver natuurlijk proces’, stelt De Bruyn. ‘We kweken micro-organismen in een bioreactor of fermentatievat, met als resultaat microbieel eiwit of single cell protein.’

‘Voor elk fermentatieproces heb je wel energie en een koolstofbron nodig’, zegt De Bruyn. ‘Neem mout bij het brouwen van bier. Mout bevat suikers die tijdens de vergisting worden omgezet in CO₂ en alcohol. Wij hebben een technologie ontwikkeld waarbij het natuurlijke fermentatieproces wordt gevoed door CO₂ en hernieuwbare energie.’

‘De micro-organismen die we in reactors kweken vormen een eiwitrijke biomassa, die we drogen en bewerken. Het eindproduct ziet eruit als bakkersgist en bevat minstens 65 procent hoogwaardig eiwit. Zo kunnen we op een kleine oppervlakte en onafhankelijk van het seizoen een grote hoeveelheid microbieel eiwit maken. Dat is uiteindelijk onze droom: in de woestijn op basis van CO₂ en zonne-energie eiwitrijk voedsel kunnen maken.’

Volgens De Bruyn heeft de gebruikte technologie een lage watervoetafdruk. ‘In tegenstelling tot bijvoorbeeld de soja- en vooral de veeteelt vergt de productie van microbieel eiwit nauwelijks water.’

‘De eerste jaren willen we ons toeleggen op duurzaam organisch diervoeder. We zien een explosie van de aquacultuurmarkt, en de vraag is hoe al die vissen zullen worden gevoed. Ons microbieel eiwit is geschikt voor voeding voor zalm en andere vissen.’ Op langere termijn wil Calidris Bio zijn eiwit voor menselijke consumptie produceren. ‘Naast kweekvlees en plantaardige eiwitten zal microbieel eiwit een belangrijke pijler worden om het nakende eiwittekort het hoofd te bieden’, denkt De Bruyn. ‘Proteïneshakes lijken me een mogelijkheid, samen met bepaalde soorten worstjes of leverpastei.’

Het bedrijf hoopt met zijn eiwitten de druk te verlichten op het regenwoud, dat vandaag plaatsmaakt voor sojaplantages. ‘Enkele tonnen microbieel eiwit op wereldschaal is niet meer dan een druppel op een hete plaat. We moeten het ruim zien en op grote schaal produceren.