De Geleense start-up Vertoro maakt op verrassend eenvoudige wijze bio-olie uit lignine en hout. Door die technologie gratis te licentiëren, wil het de grootste bio-oliebaron van de wereld worden.

‘Het is zo eenvoudig als koffiezetten’, meent chemisch technoloog Dannie van Osch, dit jaar begonnen als chief business officer bij Vertoro, gevestigd op de Brightlands Chemelot Campus. ‘Je neemt wat bruin ligninepoeder, een oplosmiddel en laat het even pruttelen bij minimaal 100 °C. En zie hier je bio-olie. Mooier kunnen we het niet maken.’ Dat niemand dit eerder heeft bedacht, komt volgens medeoprichter en ceo van Vertoro Michael Boot omdat de meesten die aan lignine werken vastzitten in een ander paradigma. ‘We wilden met heel mooie chemie, heel mooie moleculen maken. Onderzoek waarmee je op de cover van Nature komt.’

Zo begon ook onder zijn leiding in 2015 het onderzoeksproject Lignin Riches, onderdeel van het biobasedprogramma van Chemelot InSciTe, waarin DSM, Brightlands en de universiteiten van Eindhoven en Maastricht participeren, en waar Vertoro uitrolde. ‘Net als iedereen waren wij bezig lignine te kraken tot monomeren. Wij zaten met heterogene katalyse in de voorhoede met 80 tot 90 % conversie’, zegt Boot, tevens fellow aan de Technische Universiteit Eindhoven en verbonden aan de inorganic materials & catalysis-groep van hoogleraar Emiel Hensen. ‘Maar vaste stoffen en heterogene katalyse gaan niet goed samen, waardoor je extreem moet verdunnen.’ Hoe Boot ook rekende, de technologie was niet rendabel te krijgen.

Inspiratie

Een Eurekamoment wil Boot het niet noemen toen het projectteam het over een geheel andere boeg gooide. ‘Wat we nu doen is geïnspireerd door best practices van de winstgevende, honderdvijftig jaar oude fossiele industrie. De beste fossiele analoog die we voor lignine konden vinden, was bitumen gewonnen uit teerzandvelden. Dat is een vaste, verontreinigde stof vol aromatische verbindingen. Het enige wat die industrie doet, is het mengen met een apolair oplosmiddel, zodat je het kunt verpompen.’

Vertoro gebruikt methanol om het polaire lignine op te lossen. Tijdens de solvolyse, zoals het selectief oplossen van lignine in methanol officieel heet, gebeuren er nog twee belangrijke dingen. ‘Je raakt alle onzuiverheden kwijt, zoals as, celluloseresten en eiwitten. Die stoffen ‘plakken’ niet goed aan methanol, net als het hoogmoleculaire lignine. Daarnaast wordt de opgeloste laagmoleculaire lignine reactiever doordat het aantal hydroxylgroepen toeneemt.’

‘Lignine belandt helaas vaak in de verbrandingsoven om er nog energie uit te winnen’

Het eindproduct is een relatief zuivere oplossing van 70 % lignine in methanol waarbij de molecuulstructuur van lignine behouden blijft. Dat is een ideaal begin voor allerlei hoogwaardige toepassingen van antioxidant tot polyurethaan en basismoleculen voor de chemie. Dat zagen Brightlands Venture Partners en investeringsmaatschappij LIOF ook die samen met de oprichters in 2018 een startfinanciering van € 500.000 voor Vertoro (Spaans voor groen goud) verzorgde. Inmiddels heeft het bedrijfje ook van de Nederlandse onderzoeksinstelling NWO een Take-off fase 1 en 2 financiering binnengehaald om toepassingen van zijn olie te onderzoeken.

Lignine komt als afvalproduct vrij bij de papierindustrie en de cellulose-ethanol­industrie, samen goed voor miljoenen tonnen grondstof voor Vertoro. ‘Helaas is dat niet vrij beschikbaar. Lignine belandt vaak in de verbrandingsoven om er nog energie uit te winnen’, vertelt Van Osch. ‘Het is aan ons om die partijen ervan te overtuigen dat we beter kunnen samenwerken om er waardevolle olie van te maken.’

Proeffabriek

Volgens Boot laat ook de opkomst van bioraffinaderijen en bijbehorende ligninestromen op zich wachten. Voor de zekerheid is daarom een zusterproject Liberate gestart om lignineolie direct uit hout te maken. ‘Hout kun je overal kopen, en houtpellet­leveranciers zien de bui al hangen als straks de kolencentrales moeten sluiten en de biomassabijstook wegvalt. Voor ons is het een interessante ligninebron, het gaat om veel massa en een volwassen toeleverketen’, vertelt Boot. Ook dit proces kan eenvoudig blijven. Een scheutje zwavelzuur bij methanol is genoeg om naast lignineolie een vrij zuivere cellulosepulp af te scheiden.

Voor de proeffabriek op de Brightlands Chemelot Campus die Vertoro deze zomer als eerste mag gebruiken, is in ieder geval een paar ton lignine beschikbaar gesteld door Renmatix, een Amerikaans bioraffinagebedrijf. ‘Ons doel is om dit jaar al 160 liter, een vat, per dag te maken’, zegt Van Osch enthousiast. ‘We kunnen zo grote samples naar onze industriële partners sturen voor applicatietests.’ Voor de demofabriek, 10 ton lignineolie per dag, wil hij namelijk een slordige € 2 miljoen ophalen. ‘We gaan die capaciteit niet zelf bouwen, maar leasen of huren. Zo besparen we veel geld en vooral veel tijd. Het doel is tenslotte aantonen dat het proces schaalbaar is, zodat we door kunnen naar commerciële schaal.’

Open source

Ook voor het businessmodel heeft Boot goed naar de grootste olieproducenten gekeken. Die houden zich niet primair bezig met toepassingen ontwikkelen. ‘Daarom stoppen wij al onze energie in het produceren van lignineolie als veelzijdig ‘platform’. Downstreampartijen kunnen hiervoor dan ‘apps’ ontwikkelen.’ Wat verder atypisch is aan de businessstrategie is de open source-gedachte. Het geoctrooieerde proces stelt Vertoro gratis beschikbaar aan bedrijven die lignineolie willen produceren. Daarvoor wil het bedrijf wel exclusief afneemrecht terug, maar het garandeert ook tot 15 % rendement. ‘Dit maakt het eigenlijk een no-brainer. Bedrijven moeten nog wel investeren in het staal, maar afname is verzekerd tegen een rendabele prijs.’

Aan alle lignineolie opkopen en verzamelen kleven grote voordelen. ‘Als je een serieuze toeleverancier wilt zijn voor de fossiele industrie, dan moet je op dezelfde schaalgrootte kunnen opereren’, weet Boot. ‘Het andere voordeel krijg je er gratis bij. Door lignineolie afkomstig van verschillende biomassabronnen te mengen, kun je een constantere kwaliteit leveren. Maar ook dat is niets nieuws, dat doet iedere oliemaatschappij. Of die aanpak wijs is, zal de toekomst leren.’