Scheikundigen van de Universiteit Utrecht ontwikkelden samen met Britse en Amerikaanse collega’s een nieuwe, herbruikbare katalysator die biomassa sneller en efficiënter omzet in waardevolle hernieuwbare producten als plastics en brandstoffen.Op de vinding is inmiddels een octrooi aangevraagd. Het onderzoek werd uitgevoerd binnen het publiek-private samenwerkingsverband CatchBio, dat nieuwe manieren ontwikkelt om niet-eetbare biomassa te verwerken.
De katalysator versnelt zeer selectief één van de chemische reacties die nodig zijn voor de verwerking van cellulose, een onderdeel van plantenmateriaal. Bij deze reactie wordt levulinezuur omgezet in een volgende groene chemische bouwsteen, γ-valerolacton. De katalysatoren die voor deze omzetting worden gebruikt, zijn vaak metalen. Uitgebreid onderzoek leidde tot een katalysator gebaseerd op de metalen ruthenium en palladium. Deze stuurt de omzetting veel sneller dan bestaande katalysatoren en doet dat bovendien heel specifiek, waardoor minder afval wordt geproduceerd.
Gesloten kringloop
In 2050 woont ongeveer driekwart van de wereldbevolking in de stad. Voor het behoud van een goede leefomgeving in miljoenensteden en agglomeraties van grote steden, zoals de Randstad, zijn duurzame en gesloten kringlopen essentieel. Biomassa omzetten in chemische bouwstenen voor de productie van materialen en brandstoffen is zo’n kringloop. Hierbij gaat het om niet-eetbare en snelgroeiende biomassa zoals stro, loof en hout.
Cruciaal
De biomassa wordt eerst omgezet in een select aantal chemische bouwstenen. Hieruit kan een groot aantal hernieuwbare basischemicaliën, zoals plastics, brandstoffen en oplosmiddelen, worden geproduceerd. Deze vormen weer de basis voor de brandstoffen en materialen in het dagelijks leven, variërend van geneesmiddelen tot kleding. Om in de toekomst op deze manier in de behoefte van de wereldbevolking te kunnen voorzien, is per kilo biomassa een maximale opbrengst nodig. Daarom zijn katalysatoren van cruciaal belang en heeft optimalisatie hiervan een grote impact.
CatchBio
Het publiek-private samenwerkingsverband CatchBio, ‘Catalysis for Sustainable Chemicals for Biomass’, is in 2008 opgericht en bestaat uit 21 partners van Nederlandse universiteiten, onderzoeksinstituten en bedrijfsleven. CatchBio heeft als doel om op een schone manier brandstof, chemicaliën en materialen uit niet-eetbare biomassa te halen. Hiervoor werkt het samenwerkingsverband aan meer dan 60 onderzoeksprojecten met een totaalbudget van 28 miljoen euro. Dit geld is opgebracht vanuit de deelnemende bedrijven, onderzoeksinstellingen en het SmartMix-programma van het ministerie van Economische Zaken.
Weergave van een elektronen-microscopische opname van de nieuwe katalysator bestaande uit de metalen Ruthenium en Palladium, te zien als grijs witte bol. Rechts een uitvergroting van de katalysator waarbij de roze bolletjes de Ruthenium en blauwe bolletjes voor Palladium voorstellen. Het molecuul Luvelinezuur (links) wordt omgezet in γ-Valerolacton (rechts).
