Biomassa nog sneller en efficiënter omgezet in waardevolle grondstoffen door nieuwe katalysator

Scheikundigen van de Universiteit Utrecht hebben samen met Britse en Amerikaanse collega’s een nieuwe, herbruikbare katalysator ontwikkeld die biomassa sneller en efficiënter omzet in  waardevolle hernieuwbare producten als plastics en brandstoffen. Op de vinding is inmiddels een octrooi aangevraagd. Het onderzoek werd uitgevoerd binnen het publiek-private samenwerkingsverband CatchBio, dat zich richt op het ontwikkelen van schone manieren om niet-eetbare biomassa te verwerken. De resultaten verschijnen deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

De ontwikkelde katalysator versnelt zeer selectief één van de chemische reacties die nodig zijn voor de verwerking van cellulose, een onderdeel van plantenmateriaal. Bij deze reactie wordt levulinezuur omgezet in een volgende groene chemische bouwsteen, γ-valerolacton genaamd. De katalysatoren die voor deze omzetting worden gebruikt, zijn vaak metalen. Uitgebreid onderzoek leidde tot de ontwikkeling van een katalysator gebaseerd op de metalen ruthenium en palladium. Deze stuurt de omzetting veel sneller dan bestaande katalysatoren en doet dat bovendien heel specifiek, waardoor minder afval wordt geproduceerd. “Voor dit onderzoek hebben wij nauw samengewerkt met een aantal chemische bedrijven. Zij zijn zeer geïnteresseerd in deze katalysator”, aldus Bert Weckhuysen, hoogleraar Anorganische Chemie en Katalyse van de Universiteit Utrecht.

In het jaar 2050 woont ongeveer driekwart van de wereldbevolking in de stad. Voor het behoud van een goede leefomgeving in miljoenensteden en agglomeraties van grote steden, zoals de Randstad, zijn duurzame en gesloten kringlopen essentieel. Biomassa omzetten in chemische bouwstenen voor de productie van materialen en brandstoffen is zo’n kringloop. Hierbij gaat het om niet-eetbare en snelgroeiende biomassa zoals stro, loof en hout.

De biomassa wordt eerst omgezet in een select aantal chemische bouwstenen. Hieruit kan een groot aantal hernieuwbare basischemicaliën, zoals plastics, brandstoffen en oplosmiddelen, worden geproduceerd. Deze vormen weer de basis voor de brandstoffen en materialen die wij gebruiken in het dagelijks leven, variërend van geneesmiddelen tot kleding. Om in de toekomst op deze manier in de behoefte van de wereldbevolking te kunnen voorzien, is per kilo biomassa een maximale opbrengst nodig. Daarom zijn katalysatoren van cruciaal belang en heeft de optimalisatie hiervan een grote impact.

Het publiek-private samenwerkingsverband CatchBio, ‘Catalysis for Sustainable Chemicals for Biomass’, is in 2008 opgericht en bestaat uit 21 partners van Nederlandse universiteiten, onderzoeksinstituten en bedrijfsleven. CatchBio heeft als doel om op een schone manier brandstof, chemicaliën en materialen uit niet-eetbare biomassa te halen. Hiervoor wordt aan meer dan 60 onderzoeksprojecten gewerkt met een totaal budget van 28 miljoen euro. Dit geld is opgebracht vanuit de deelnemende bedrijven, onderzoeksinstellingen en het SmartMix-programma van het ministerie van Economische Zaken.