Het Ierse bedrijf Celtic Renewables bouwt een demonstratiefabriek voor de microbiële productie van biobutanol. Het afval van stokerijen transformeert zo in duurzame biobrandstof.

‘Voor whiskybereiding zijn drie ingrediënten nodig, namelijk gerst, gist en water. Maar slechts 10 % daarvan eindigt in de fles. De rest is afval’, vertelt Martin Tangney, directeur van Biofuel Research Center van de Edinburgh Napier University. In Schotland gaat dat jaarlijks om 750.000 ton graanresten en 2 miljard liter vloeibaar afval uit de destillatieketel. Het vloeibare residu heeft geen waarde en gaat of de zee in of wordt over het land uitgegoten. ‘Die oplossing past niet meer in deze tijd.’

Fermentatie

Tangney zoekt een andere weg en wil met zijn start-up Celtic Renewables de overgebleven suikers vrijmaken en omzetten in biobutanol. Hiervoor haalt de microbioloog een klassiek microbieel proces uit de kast: de ABE-fermentatie. Onder strikt zuurstofvrije condities kunnen bacteriën van het geslacht Clostridium een breed spectrum aan koofstofbronnen, zoals glucose, xylose en arabinose, omzetten in aceton, butanol en ethanol (ABE). In de Tweede Wereldoorlog was dit de manier om op grote schaal aceton te produceren voor de fabricage van explosieven. De opkomst van de petrochemie deed deze industrietak de das om, mede door de hoge grondstofprijs van suikerhoudende gewassen. Tangney: ‘De grondstof nam circa 70 à 90 % van de totale productiekosten in. Dat probleem hebben we in één klap op­gelost door de twee afvalstromen van de whiskystokerijen te gebruiken.’

‘Je kunt je tank ermee volgooien’

Celtic gebruikt voor het fermentatieproces bacteriestammen uit de natuur die de groep van Tangney in het labo uitvoerig heeft getest op het brouwresidu. ‘Die afvalstromen vormen weliswaar niet de ideale groeiomgeving voor bacteriën, die gewoonlijk glucose prefereren, maar een hoge butanolopbrengst is ook niet onze eerste focus. We willen zo snel en zo veel mogelijk afval omzetten in biobutanol, op een economische en milieuvriendelijke manier.’

Biobutanol biedt veel voordelen boven bio-ethanol. Het is makkelijk te transporteren, op te slaan en te mengen met benzine in de bestaande infrastructuur. Bovendien heeft het min of meer dezelfde energiewaarde als benzine. Tangney: ‘Wettelijk mag je sinds 2009 biobutanol tot 16 % bijmengen, maar je kunt je tank er ook mee volgooien, zonder dat je de motor hoeft aan te passen.’

Succesvolle pilot

Via een Europees project om de biobased economie in Noordwest-Europa (Bio Base NWE) te stimuleren, kwam Celtic in contact met de Bio Base Europe Pilot Plant (BBEPP) in Gent. ‘Het is prachtig als een proces op laboschaal werkt, maar niemand gaat een fabriek voor je bouwen op basis van die resultaten’, stelt Tangney. ‘Een pilotstudie is cruciaal.’

‘Een pilotstudie op 5.000 literschaal loopt nu’

Met een stimuleringsvoucher van Bio Base NWE kon Celtic de risicoanalyse voor de pilotstudie uitvoeren. ‘Bij het proces komt waterstofgas vrij, en dat vergt een ATEX, ofwel een explosie-beveiligde omgeving’, vertelt business development manager Muriël Dewilde van BBEPP. ‘Na deze risicoanalyse zijn we een samenwerking gestart voor een pilotstudie op 5.000 literschaal. In elk van de processtappen, voorbehandeling, fermentatie en destillatie, zaten specifieke gevoeligheden. Die moet je op een schaal uittesten die representatief is voor latere productie en optimaliseren.’

Dankzij deze succesvolle pilottest heeft Celtic £ 11 miljoen kunnen ophalen bij het Britse ministerie van transport om een commerciële demonstratiefabriek te bouwen op de chemiesite Grangemouth. Eind 2018 hoopt Tangney de fabriek in bedrijf te nemen.