FDCA uitgetest in gloednieuwe R&D-pilootfabriek

Stora Enso maakte in de verpakkingswereld naam en faam met hernieuwbare oplossingen voor verpakkingen, biomaterialen, houten constructies en papier. Dat deze Zweedse/Finse gigant ook het pad van bioplastics wil verkennen, zal voor weinigen als een verrassing komen. Ook de keuze om de mogelijkheden van FDCA (furaandicarbonzuur) uit te spitten, is logisch. De laatste jaren werd immers al flink wat onderzoek naar deze chemische bouwsteen verricht, telkens weer met positieve resultaten. "FDCA kan worden gepolymeriseerd tot polyethyleenfuranoaat of kortweg PEF, wat de hernieuwbare tegenhanger is van het alom bekende PET", vertelt Hans Boghaert, manager energy, environment & business innovation van Stora Enso Langerbrugge Mill. "Deze bioplastics bieden superieure barrière-eigenschappen ten opzichte van andere co-polymeren, zoals PET. Zo voorkomen ze veel beter dat zuurstof de verpakking binnendringt en/of dat CO2 ontsnapt. Bovendien ligt hun thermische bestendigheid veel hoger, wat toelaat om warme dranken of voedingswaren in PEF af te vullen. Verder zijn ze sterker dan de andere co-polymeren die voor dezelfde toepassingen worden ingezet, wat toelaat om lichtere verpakkingsmaterialen te gebruiken. En dat heeft dan weer een positieve en duurzame impact op het transport. Belangrijk: PEF zou in de blauwe zak kunnen én volgens hetzelfde procedé als PET worden gerecycleerd. Beide materialen zouden zelfs in een en dezelfde verpakking kunnen worden gecombineerd zonder dat dit het recyclageproces belemmert." Ook de benodigde grondstof was een doorslaggevende factor om zich in de fabricatie van FDCA te verdiepen. "Momenteel wordt deze chemische bouwsteen voornamelijk uit suikers geëxtraheerd," vertelt Hans Boghaert. "Onderzoek wijst echter uit dat cellulose eveneens een interessante grondstof is. En dit heeft Stora Enso natuurlijk in overvloed ter beschikking: 40 à 50 procent van hout bestaat namelijk uit deze natuurlijke polymeer. Zo kunnen we de circulariteitsgedachte een nieuwe invulling geven en van fossiele grondstoffen afstappen. Een andere grote troef is dat we met Stora Enso onze weg in de verpakkingsindustrie kennen. Dat zal toelaten om de markt warm te maken voor het gebruik van FDCA." Ondanks het feit dat PEF vele troeven en mogelijkheden biedt, is deze bioplastics nog steeds niet op grote schaal beschikbaar. Een belangrijke reden is dat de extractie van FDCA uit suiker een complex gegeven is. "De hoge productiekost stond een algemene doorbraak in de weg", legt Hans Boghaert uit. "Daarom ging ons R&D-centrum in Stockholm op zoek naar een alternatieve methode die wel economisch haalbaar is. Dit heeft geleid tot een proces dat op laboschaal erg interessant lijkt. In die mate zelfs dat het management besliste dat het procedé op pre-industriële schaal mocht worden getest." De productie van FDCA moet in atmosferisch geconditioneerde omstandigheden gebeuren. Bovendien omvat het procedé een reeks processtappen die elk een specifieke (en veelal op maat gemaakte) installatie vereisen. "Daarom moet de testproductie van deze stof los van eender welke andere productie in een bestaande fabriek gebeuren", legt Hans Boghaert uit. "Daarom werd beslist om een nieuwe R&D-pilootfabriek te bouwen. Qua locatie viel de keuze op een nieuwe bedrijfsvestiging van Lumipaper NV op de site van de papierfabriek Langerbrugge in North Sea Port in Gent. Niet toevallig, want hier zoeken we actief naar mogelijkheden voor co-siting, waarbij de gebouwen en productiecapaciteit van de papierfabriek ter beschikking van derde partijen wordt gesteld. We hadden hier ook een niet-gebruikte productiehal die qua omvang perfect was voor de nieuwe R&D-pilootfabriek. Dat North Sea Port zich profileert als 'Flanders Biobased Valley', heeft natuurlijk ook een rol gespeeld. De bedrijven die zich in deze regio op innovatie in biopackaging willen toeleggen, kunnen rekenen op steun van de Vlaamse overheid." Indien de testfase uitwijst dat het economisch haalbaar is om FDCA op grote schaal te produceren en er is voldoende interesse vanuit de verpakkingssector om deze bouwsteen in PEF om te zetten, dan wil Stora Enso een industriële fabriek bouwen. Hans Boghaert: "Ook daar kunnen we in Langerbrugge perfect op inspelen, onder meer omwille van de beschikbare bedrijfsterreinen en infrastructuur. Of het management van de Stora Enso Groep ook daadwerkelijk de fabriek hier zal bouwen, is echter nog niet beslist. Niettemin is het belangrijk dat de mogelijkheden er zijn, wat betekent dat de opgedane expertise niet zou moeten verhuizen. Niet onbelangrijk is de aanwezige kennis. Enerzijds kunnen we rekenen op samenwerkingsverbanden met kennisinstellingen en startups. Anderzijds zijn we relatief zeker dat we hier de juiste profielen zullen vinden. Het operationele team zal bestaan uit zestien personen, waaronder de plant manager (Joris Franckaert, voormalig asset ingenieur van Langerbrugge Mill), een lead chemical engineer, een procesingenieur, een chemisch analist en twaalf operatoren. De R&D-pilootfabriek zal volcontinu worden uitgebaat volgens ons gekende 5-ploegensysteem met twee operatoren per ploeg." Toen we eind december een bezoek brachten aan de Stora Enso-vestiging in de Gentse haven, was er nog weinig van de R&D-pilootfabriek te zien. Het was nog een heuse werf waar aan de ruwbouw werd gewerkt. Toch maakt Hans Boghaert zich sterk dat de productie in de zomer van 2021 zal kunnen worden opgestart. "Eind maart ontvangen we de eerste toestellen en installaties die op onze processen zijn afgestemd en samen één productieapparaat moeten vormen. De fabriek zal dus worden opgebouwd uit prefab-elementen die volgens de richtlijnen van het Stora Enso R&D-team zijn uitgetekend. We spreken hier over apparatuur om te filtreren, scheiden, opconcentreren, zuiveren, oxideren, hydrogeneren, kristalliseren, drogen, ... Allemaal zaken die in de chemie gangbaar zijn, maar nu worden gecombineerd tot een uniek procedé waarmee Stora Enso verwacht het verschil te kunnen maken. Economisch én ecologisch!" Aanvankelijk zal de pilootfabriek met suikers als grondstof werken. Uiteindelijk is het de bedoeling om de overstap naar cellulose te maken. "We willen van meet af aan volcontinu draaien, dus 24/7", aldus Hans Boghaert. "Niettemin hebben we geen ambities om veel volume te produceren. Integendeel, we zullen ons tot 10 ton FDCA op jaarbasis beperken. De belangrijkste opzet is en blijft het nieuwe procedé uit te testen op het vlak van economische rendabiliteit, stabiliteit, kwaliteit en praktische haalbaarheid. Makkelijk zal het niet zijn, want het proces is niet tot in detail beschreven. Bovendien eindigt het niet met onze productie: de FDCA dient vervolgens ook nog in PEF en verpakkingen te worden omgezet. Stora Enso moet dus op zoek naar spelers die op dit vlak met ons willen samenwerken. Het wordt een uitdaging, maar we zijn ervan overtuigd dat we in deze missie zullen slagen. Waarmee we wellicht de grondslag zullen leggen voor een totaal nieuwe Stora Enso activiteit."