Scheidingstechnologie cruciaal op weg naar circulaire economie

Scientific Vice-President EFCE roept op tot Europese samenwerking

Prof. Boelo Schuur, sinds 1 januari 2024 de nieuwe Scientific Vice-President van de EFCE, is een beweeglijk mens. Zijn CV over de laatste ruim 15 jaar omvat werkperiodes in Groningen (waar hij promoveerde), het MIT (Cambridge, USA), de Nieuwe Universiteit van Lissabon, de TU Eindhoven en sinds 2011 de Universiteit Twente waar hij tegenwoordig als hoogleraar Duurzame Scheidingstechnologie werkzaam is. 

Over de redenen voor zijn regelmatige verandering van werkomgeving zegt Schuur: “Iedere nieuwe leermeester of universiteit voegde weer een nieuwe dimensie aan mijn manier van denken toe. Mijn professoren in Groningen hadden mij een denkwijze aangeleerd, maar hier in Eindhoven, bij André de Haan – die een heel andere achtergrond heeft – moest ik op een nieuwe manier leren denken én werken. Op de MIT bij Allan Hatton was alles weer anders. Nou ja, toen zat ik al in een driedimensionale wereld. En die ervaringswereld van scheidingstechnieken is later telkens completer geworden.”

De tijd mee

Maar Boelo Schuur vindt dat hij ook geluk heeft gehad. “Het waren andere tijden en er waren mensen die in mij geloofden. Die maakten me duidelijk dat ik na mijn doctoraal echt naar het buitenland moest en niet meteen alleen maar lesgeven waar ik zat. Dat heb ik geprobeerd en ik heb het ook best strategisch aangepakt – met succes.” Terug van het MIT in Nederland kreeg hij de kans om in Twente te werken, gesteund door een ervaren professor wiens eigen ambities niet in de scheidingstechnologie lagen. Organisatorisch werkte hij wel onder leiding van zijn mentor, maar qua specialisme kon hij juist heel zelfstandig opereren.

“En de infrastructuur in Twente is geweldig. Onze groep, Sustainable Process Technology, heeft de beschikking over twee laboratoria, één voor gewone chemie, en een prachtig Hogedruklab.“

   

     

De onmisbare scheidingstechnoloog

“Je moet in zo’n organisatie ook altijd je eigen plaats vinden en vooral ook herkennen. Onze SPT-groep werkt veel met biomassa, en de focus was wereldwijd heel sterk op de conversie ervan. Als scheidingstechnoloog voelde ik me een buitenbeentje en vroeg ik me, voordat ik naar Twente kwam, af of ik daar op mijn plaats zou zijn. Tot een bezoekende professor uit Amerika eens liet vallen dat hij jaloers was op mijn hoogleraar in Twente: hij wilde óók een scheidingstechnoloog in zijn groep.”

Schuur maakt duidelijk dat na conversie onvermijdelijk een scheidingsfase volgt. “Ik zeg weleens, voor de grap: ‘De scheikundigen en conversietechnologen maken een rommeltje, dat wij dan moeten opruimen.’”

“De helft van de kosten van een chemische fabriek gaat zitten in de scheidingstechniek”

De rol van scheidingstechnologie

Boelo Schuur kan er wel grappen over maken, maar hij is ervan overtuigd dat de rol van scheidingstechnologie niet mag worden onderschat. “De helft van de kosten van een chemische fabriek gaat zitten in de scheidingstechniek,” zegt hij. Dat gold al in de tijd dat hij in Eindhoven zat, waar het onderzoek nog petrochemisch was georiënteerd en de focus vooral was op de energiezuinigheid. “Maar als het dan gaat om hoeveelheden van zo’n 800.000 ton per jaar, kan een kleine verbetering in een bestaand distillatieproces al heel wat opleveren. Sindsdien is mijn onderzoek verschoven naar de bio-raffinage en de laatste jaren ook steeds meer naar recycling.”

6000 kilometer

“Want inmiddels,” zegt Boelo Schuur, “is duidelijk dat we ons een ander, heel ambitieus doel moeten stellen. Met een combinatie van bezuinigen, bio-raffinage en recycling – metaal, plastic - moeten we een circulaire economie gaan creëren waarbij 60, 70, of zelfs 80% van de materialen circulair is. De instroom van nieuwe materialen, hopelijk vanuit biomassa, misschien direct vanuit CO₂, bedraagt dan 20%. Volledig circulair gaat niet lukken, maar die 20% verse instroom zou al geweldig zijn. Op het moment is de lengte van de trein om ons dagelijks verbruik van ruwe olie te vervoeren, ongeveer 6.000 kilometer lang. Daarvan gaat 10% naar materialen, en 90% wordt verbrand. Dat laatste verbruik kan worden gedekt door elektriciteit en andere energiebronnen, maar voor de materialen hebben we gewoon die atomen nodig, waar ze ook vandaan komen.”

“De industrie is onmisbaar, maar als Principal Investigator moet je ervoor zorgen dat een promovendus niet een consultant van de industrie wordt"

Fifty-fifty

“In het chemisch onderzoek zijn we natuurlijk al veel langer bezig met biomassaconversie, torrefactie en andere verduurzamingsprocessen, maar een serieuze toename van aandacht vanuit de bredere maatschappij vond plaats na het Paris Agreement van 2016. En tegenwoordig moet je in een onderzoeksvoorstel voor de RVO echt aangeven hoeveel ton CO₂ je ermee denkt te kunnen besparen.”

Boelo Schuur ziet dan ook het grote belang van de EFCE: “Deze kan een belangrijke brug slaan tussen de academie en de industrie. Het gaat hierbij om een fifty-fifty samenwerking tussen onderzoekers die fundamenteel onderzoek aan de universiteit doen en de industrie waar de uitvoering van sommige resultaten in eigen beheer worden uitgewerkt, opgeschaald en toegepast.“

Wie zijn de EFCE en wat doen ze?
De European Federation of Chemical Engineering vertegenwoordigt meer dan 100.000 ingenieurs en wetenschappers in de chemische sector in Europa. De organisatie is een bundeling van (op het moment) 36 nationale organisaties in 28 Europese landen en wil de opleiding en ontwikkeling (R&D) in de chemie bevorderen. Naast conferenties en seminars zijn daarbij de zogeheten Working Parties essentieel – zij vormen de wetenschappelijke motor achter veel EFCE-activiteiten. In totaal zijn er twintig Working Parties en vijf secties. Zo zijn er Working Parties die zich bezighouden met fluid separations, kristallisatie, drogen, procesintensificatie etc.

Competitief of niet

Boelo Schuur heeft vrijwel zijn hele carrière nauw met de industrie samengewerkt. In Eindhoven al via het DSTI (Dutch Separation Technology Institute), waaruit rond 2010 het ISPT (Institute for Sustainable Process Technology) is voortgekomen. Het ISPT heeft zowel academische als industriële leden, plus onderzoeksinstituten zoals TNO, KWR en het Belgische VITO. “Ik ben daar al een jaar programmadirecteur voor Separations For Circularity, en in die rol probeer ik ook een verbindende rol te spelen. Niet alleen tussen de academie en de industrie, maar ook tussen grote eindgebruikers en het MKB. Het ISPT is in principe pre-competitief, iets wat de industrie op prijs stelt. ‘Want,’ zeggen ze, ‘dat toegepast onderzoek doen we zelf wel.’ En dan gaan er natuurlijk ook concurrentiebelangen meespelen.”

Twee polen

Schuur kan zich dan ook niet vinden in radicale denkbeelden onder sommige studenten en onderzoekers, veelal in de minder technische vakgebieden, die het contact met de industrie willen beperken, met name omdat ze bang zijn voor ‘greenwashing’ of bevreesd dat de industrie de onderzoeksagenda te veel bepaalt.

“De industrie is onmisbaar. Anderzijds,” zegt Schuur, “moet je als PI (Principal Investigator) ervoor zorgen dat een promovendus niet een consultant van de industrie wordt. Het gaat erom dat er fundamenteel onderzoek kan worden gedaan – dat toepasbaar is voor de industrie. Er zijn twee polen: je moet niet in je eentje in een ivoren toren willen werken, maar anderzijds moet de kwaliteit worden geborgd: wetenschap in de breedte. Dat willen alle partijen. Tegelijkertijd moet het onderzoeksgeld wel op tafel komen. De bedrijven die daarvoor zorgen moeten er toch van overtuigd zijn dat er op de middellange termijn iets uit kan komen.”

"De Nederlandse chemische industrie is essentieel binnen Europa, maar ons elektriciteitsnet moet wel elf maal zo groot worden"

Sleutelrol

Dat Nederland bij organisaties als het EFCE en andere internationale verbanden een belangrijke rol speelt is niet verwonderlijk. “De Nederlandse chemische industrie is essentieel binnen Europa, met de Rijnmond, Zeeland en Zuid-Limburg als concentratiepunten. Daar staat een enorme hoeveelheid assets, die in de komende decennia moet worden geconverteerd van de huidige petrochemische voeding naar (deels) gerecyclede bronnen. En een groot deel van onze raffinaderijen, krakers en andere installaties staat op een uitstekende locatie. Er is natuurlijk de Noordzee met zijn windenergie, al is dat lang niet voldoende. Maar in Rotterdam kan te zijner tijd ook gemakkelijk waterstof worden aangevoerd uit het Midden-Oosten, waar de zonnedichtheid een stuk hoger ligt. Dat is wel het soort oplossing waar we naar moeten kijken als je je realiseert hoeveel energie er mee gemoeid is.”

Een zware klus

Schuur realiseert zich als weinig anderen hoeveel inspanning de transitie zal gaan kosten: “Ik heb me laten vertellen dat ons elektriciteitsnet 11 maal zo groot zal moeten worden. Voorbeeld: op het moment wordt er gewerkt aan een ‘e-cracker’, een naftakraker op elektriciteit. Alleen die al gebruikt een hoeveelheid elektriciteit die vergelijkbaar is met de stad Rotterdam – en daar zijn vijf raffinaderijen. Natuurlijk kan de procesindustrie niet alle energie in de vorm van elektriciteit aanvoeren en opslaan. Er wordt momenteel gewerkt aan de conversie en opslag van energie met waterstof, stikstof en ammoniak, maar er moet nog het een en ander worden gedaan voordat die technieken op industriële schaal beschikbaar zijn.”

Een optimist

Toch is hij niet pessimistisch. Boelo Schuur is ervan overtuigd dat een groot deel van de bestaande chemische technologie kan worden aangepast om met een gerecyclede voeding en elektriciteit als energiebron te worden gebruikt. “En natuurlijk zijn er obstakels en problemen: zo kun je door het pyrolyseren van plastic een hele mooie pyrolyse-olie maken, waarbij naast de aromatenfractie ook een fractie C2-C5 vrijkomt. Prima voeding voor een kraker, maar als er een beetje PVC in je voeding zit krijg je gechloreerde koolwaterstoffen, die de kraker in feite van binnenuit zullen opvreten door de vorming van HCl onder procescondities. Daar moet dus weer een scheidingsstap worden ingevoegd.”

“Er is in al die verschillende ketens van recycling, conversie, scheiding en synthese nog veel te doen, zeker voor scheidingstechnologen. En we zullen het samen moeten doen, internationaal en in samenwerking tussen universiteiten en industrie. De EFCE speelt daar een cruciale rol in.”