Bij nieuwe processen en innovatie denk je vooral aan hippe start-ups en speciality chemicals. Toch steekt ook de bulkchemie veel kapitaal in vernieuwende technologie.

Groot, log en ouderwets. Dat is kort door de bocht het imago van de bulkchemie. En het klopt dat veel chemische fabrieken in Europa al tientallen jaren draaien. Jaren waarin de syntheseroute en de procestechnologie dus niet drastisch veranderden. Doordraaien is meestal lucratiever dan vernieuwen. ‘Maar de vraag naar bulkchemicaliën groeit altijd, gemiddeld harder dan het BNP’, vertelt Jan Harmsen van Harmsen Consultancy. ‘Dat betekent groei. Je kunt bestaande fabrieken uitbreiden, maar uiteindelijk is er een extra, nieuwe fabriek nodig. En dat is een continue drijfveer voor innovatie.’

Geen geroerde vaten

Juist in de bulkchemie vind je innovaties als membraantechnologie en reactieve destillaties, stelt Harmsen. En procesintensificatie: elke pomp of elk apparaat minder telt. ‘Mensen denken bij bulkchemie nog aan geroerde vaten, maar als je die ergens niet tegenkomt, is het daar.’ Hij krijgt bijval van Andras Morton van het Ameri­kaan­se Independent Project Analysis (IPA), gespecialiseerd in grote investeringsprojecten. Elk jaar adviseert het over meer dan achthonderd mogelijke investeringen in de procestechnologie. Bulkchemie overtreft in sommige jaren koploper fijnchemie in investeringsuitgaven. En beide steken met kop en schouders uit boven sectoren zoals olieraffinaderijen of papierproductie, en zelfs farmacie.

‘Het is een extreem competitief veld met kleine marges’

De verklaring voor de hoge innovatiescore van de bulkchemie is simpelweg geld. Morton: ‘De bulkchemie is een extreem competitief veld met kleine marges. Innovatie is onontbeerlijk om te overleven in zo’n markt.’ Dat beaamt ook Peter Nieuwenhuizen, global RD&I director specialty chemicals van AkzoNobel: ‘Vanwege het grote volume zijn juist bulkchemicaliën interessant. Maar de kans dat je iets nieuws vindt wat echt werkt, is weer klein.’

Geheel nieuwe technologie

Het blijkt lastig om voorbeelden te noemen van innovatie in de bulkchemie in Nederland en België. Harmsen noemt de productie van biopropaan van Neste Oil in Rotterdam uit biomassa en het nieuwe staalproces van Tata Steel. ‘Dat is echt spectaculair’, zegt hij enthousiast. ‘Staal maken gebeurt al honderd jaar lang op dezelfde manier. Maar dit is een compleet nieuwe reactor.’

‘Voor de nieuwste processen en technologie in de bulkchemie moet je vaak niet in Europa zijn’, zegt Hans Keuken, directeur van het Process Design Center (PDC), specialist in procesontwerp en optimalisatie. ‘Dan moet je zijn in opkomende economieën zoals China en India, of het Midden-Oosten. Dat is logisch, omdat de plants dan ook dichter bij het groeiende afzetgebied staan.’ Een voorbeeld van ‘emigrerende’ geheel nieuwe bulkchemietechnologie is de synthese van azijnzuur. Het Engelse BP ontwikkelde een alternatief voor de klassieke productie uit methanol: de SaaBre-technologie. Uitgangsstof is synthesegas (koolstofmonoxide en waterstofgas) dat in een driestapssynthese azijnzuur levert. De fabriek, een investering van € 1 miljard, is gepland in Oman en moet in 2019 gereed zijn.

Ook Andrzej Stankiewicz, hoogleraar procesintensificatie aan de TU Delft, ziet innovatie vooral opduiken in China, India en het Midden-Oosten. ‘Zij hebben het grass roots-voordeel; ze bouwen van scratch, er is geen oude fabriek die misschien nog kan worden opgelapt.’ Zo bouwde Corbion zijn nieuwste fabriek voor melkzuur bijvoorbeeld in Thailand. Daarnaast is een polymelkzuurfabriek (PLA) in aanbouw in samenwerking met Total. ‘Maar ’s werelds eerste gipsvrije melkzuurfabriek, waarvan de bouw over een jaar of vier begint, komt niet noodzakelijkerwijs ook in Azië’, vertelt Marc den Hartog, binnen Corbion verantwoordelijk voor Innovation Platforms. ‘In Europa en de VS is eveneens vraag naar biobased-producten. Wij kijken naar grondstofaanbod, opleidingsniveau en vestigingsklimaat.’ Echt nieuwe technologie vergt wel geduld, aldus Den Hartog. ‘Baanbrekende technologie inspireert, maar vraagt veel evaluatie en training. Een fabriek uitbreiden gaat echt veel sneller.’

Stankiewicz ontwaart in Azië vooral een andere instelling in innovatie. ‘Nieuwe technologie betekent risico. In Europa wil iedereen liefst de tweede zijn; eerst moet de vinding zich maar eens bewijzen.’ Keuken herkent die remmende psychologie. ‘Bedrijven gaan vaak liever voor een kleine verbetering dan voor een revolutionair ontwerp, terwijl daarmee veel meer winst te halen valt. Van zoveel nieuwigheid wordt iedereen zenuwachtig. En hoe groter het project, hoe groter het risico.’ Daarom ziet hij toch eerder de fijnchemie als echte innovator dan de bulkchemie. ‘En dat helpt niet om de klimaatdoelen te halen’, benadrukt hij.

Klimaat

Je zou denken dat duurzaamheid dé nieuwe drijfveer is voor innovatie in de Europese bulkchemie. ‘Europa investeert nu veel in onderzoek naar bijvoorbeeld selectieve katalysatoren en nieuwe organismen voor fermentatieprocessen’, zegt Stankiewicz. Kennis waarmee de industrie efficiënter kan gaan draaien. En ook Nieuwenhuizen ziet wereldwijde aandacht voor duurzaamheid en een nieuwe groeifase in innovatie. Keuken is sceptisch: ‘Ik merk zelden dat energiebesparing dé drive is voor vernieuwing, dat is kostenbesparing. En die wordt, op de termijn waarop grote bedrijven denken, nog steeds vooral bepaald door investeringskosten.’ Ook Morton van IPA twijfelt, hij wijst fijntjes op het feit dat de afgelopen jaren veel nieuwe kunststoffabrieken in de VS zijn gebouwd vanwege de lage energieprijs door schalieolie en -gaswinning. Toch blijft Harmsen optimistisch: ‘Minder CO₂-uitstoot is tegenwoordig wel een bijkomende voorwaarde voor innovatie.’

Nieuwe Hollandse bulkchemie

• Corbion ontwikkelde een gipsvrij fermentatieproces voor melkzuur uit suiker. Het is een stap in efficiëntie en duurzaamheid. Het huidige proces kun je namelijk ook als ‘gipsfabriek’ betitelen. Sinds 2014 draait een demonstratiefabriek in Gorinchem. Er zijn concrete plannen voor een fabriek waarvan de bouw over vier jaar moet beginnen, ‘ergens tussen Noord-Nederland en Noord-Frankrijk’. Het gaat om een investering van circa € 150 miljoen. De vernieuwing zit niet zozeer in een ‘nieuw beestje’, maar in het medium en het hergebruik ervan. Volgens Corbion is het echt nieuwe, gepatenteerde technologie, waarmee kalk en zwavelzuur uitgebannen zijn. En die je ook kunt toepassen om andere biobased anorganische zuren mee te produceren, zoals FDCA, uitgangsstof voor PEF, de biobased-tegenhanger van PET.
• AkzoNobel werkt aan een nieuw proces voor etheenamines. Uitgangsstof is etheenoxide, terwijl dat nu meestal etheendichloride is. De nieuwe route bespaart kosten en grondstoffen, is energiezuiniger en maakt een breder palet aan producten mogelijk, aldus AkzoNobel. Details over de nieuwe technologie geeft het bedrijf niet. Volgend jaar start de bouw van een demonstratiefabriek, een locatie daarvoor is nog niet gekozen.
• Hoogovens-Corus-Tata-Steel ontwikkelde de afgelopen decennia, met tussenpauzes, de HIsarna-technologie (zie ook C2W 10 2016). De traditionele voorbewerking van ruwijzer en kolen kun je hiermee overslaan, wat 20 % aan CO₂-uitstoot en energieverbruik moet schelen in de staalproductie. De cycloonoven en klassieke hoogoven zijn als het ware geïntegreerd in een nieuw ovenontwerp. Onlangs is in IJmuiden een zes maanden durende duurproef gestart met de speciale proeffabriek die in 2011 werd gebouwd en sindsdien een aantal maal is aangepast. De proeffabriek is onderdeel van het ULCOS-project (Ultra-Low CO₂ Steelmaking), een initiatief van de Europese staalindustrie.

‘Oud’ maar efficiënt

Wanneer je het energieverbruik van de best presterende fabriek wereldwijd op 100 % zet, komt een Nederlandse fabriek gemiddeld uit op 159 %, berekende PDC. Europa scoort 178 %, de VS 200 % en Azië daar nog boven. Wereldwijde topscoorder blijkt België, met 152 %. De haven van Antwerpen is zelfs de meest energie-efficiënte industriële regio ter wereld, vooral door integratie en optimalisatie van grondstof- en warmtestromen tussen de verschillende plants en slimme procesvoering. Azië telt verhoudingsgewijs veel gloednieuwe fabrieken en technologie, maar de integratie is vaak niet optimaal.