CTO Gert-Jan Gruter was een van de mannen van het eerste uur bij Avantium. In het begin van zijn loopbaan (zie kader) werkte hij gedurende een periode van zeven jaar voor DSM. Hij was binnen de polyolefinenbusinesses van de chemiereus actief met de inzet van high-throughput testen van katalysatoren. DSM was niet het enige bedrijf dat in haar R&D gebruik maakte van deze technologie. Ook de Shell’s, Pfizers en Akzo’s waren hiermee bezig. Toen Shell besloot om deze tak van sport uit de kernactiviteiten te halen, werd het zaadje gepoot voor Avantium.
Op welk moment kwam u in beeld bij de toenmalige start-up Avantium?
Gert-Jan: ‘Het was een samenloop van omstandigheden. De oprichter en CEO van Avantium, ex-Shell-man Ian Maxwell, vroeg me om de chemiepoot binnen Avantium op te zetten. Ongeveer tegelijkertijd besloot DSM om haar polyolefinenbusiness te verkopen (aan Sabic, red.). Aanvankelijk concentreerde ik me hierop, het bouwen van een team dat zich bezighield met high-throughput testen van homogene en heterogene katalysatoren voor derden, lees de grote (petro)chemie- en farmabedrijven die ook deels investeerden in Avantium. In 2004 kreeg ik de rol van CTO om, naast contract research, ook proprietaire technologie(platforms) te ontwikkelen. Contractonderzoek is heel veilig, maar het blijft uurtje-factuurtje. Als je een bedrijf bent, moet je ook risico’s durven nemen. Dat was toen ook de uitgesproken wens van de venture capital-bedrijven die in Avantium investeerden.’
Waarom deze route?
Lucien: ‘Jullie gingen al snel een bepaalde kant op: het produceren van een betere (biobased) versie van tereftaalzuur.’
Gert-Jan: ‘We kozen voor de katalytische omzetting van biobased feedstock, deels omdat we dan niet concurreerden met sommige opdrachtgevers uit de petrochemie voor contractonderzoek, en deels omdat het nog onontgonnen terrein was. Dat geldt zeker voor conversie van biomassa met behulp van conventionele katalyse. Was het een groot risico? Uit het bekende rapport “Top Value Added Chemicals from Biomass” uit 2004 van het Amerikaanse DoE (Department of Energy, red.), waarin de 12 meest veelbelovende biobased bouwstenen van de toekomst werden beschreven, kregen furanen een prominente positie. Dat had deels te maken met de overvloed van de feedstock – de wereld is vol met koolhydraten, om zo maar eens te zeggen – en de mogelijkheden die furanen bieden in materiaalapplicaties. Meer specifiek voor 2,5 furaandicarbonzuur (FDCA) gold dat het een slapende reus was. Eind negentiende eeuw was men er al in geslaagd om het in een lab te produceren, maar sindsdien vormde de opschaling een onoverkomelijke horde. Wel waren de eigenschappen van een aantal op FDCA gebaseerde polyesters en polyamides al bekend, zij het dat deze niet in opgeschaalde toepassingen waren onderzocht.’
Lucien: ‘Uiteindelijk zijn jullie er in geslaagd om FDCA in grote volumes en tegen een hoge kwaliteit te produceren, onder meer door de stap van koolhydraten naar een tussenproduct, HMF, aan te passen. Dat is mooi, maar jullie hadden nog geen markt.’
Gert-Jan: ‘Nee, maar je zult eerst moeten bewijzen dat je een yield kunt krijgen tegen een kostcompetitieve prijs. We kregen in het begin vaak de vraag van investeerders: “wat is de yield?” Eigenlijk een verkeerde vraag. Het gaat om een yield die “economically viable” is. Toen we gingen testen, bleek dat onze FDCA in combinatie met ethyleenglycol, naast de al gedocumenteerde eigenschappen (o.a. hogere glasovergangstemperatuur, ed.), ook hoger scoorde op thermische en mechanische eigenschappen en de barrière voor water, zuurstof en CO2. Nu kun je voor zuurstof nog andere hulpmiddelen gebruiken, zoals oxygen scavengers in foodverpakkingen, maar voor CO2 zijn geen alternatieven voorhanden. Het mooie was dat de frisdrankindustrie en haar toeleveranciers, zie de PET-toeleveranciers, druk bezig waren om hun verpakkingsmateriaal te ‘vergroenen’. Met andere woorden, de markt was er rijp voor. Echter, de extra voordelen die we konden bieden, vergeleken met bio-PET, maakte PEF tot een potentiële game changer.’
Had PEF deze functionaliteiten niet gehad, was het dan nog gaan vliegen?
Gert-Jan: ‘Het zou een stuk moeizamer en langzamer zijn verlopen. Aanbieders van biobased applicaties concurreren vaak met de petrochemie, dus op volume en prijs ga je het de eerste jaren zeker niet redden. Kun je echter meer functionaliteiten bieden, heb je de kans om de eerste jaren na commerciële productie door te komen. Vandaar dat ik beduidend betere perspectieven zie voor nieuwe materialen dan voor drop-ins. In het laatste geval kun je je alleen op prijs onderscheiden. Wij kunnen in ieder geval een lichte premium vragen, niet zozeer een green premium, maar omdat we een specifieke performance kunnen bieden voor bepaalde problemen waar de industrie mee worstelt. Het zijn immers vooral de kleinformaat PET-verpakkingen, van 33 cl en lager, waar de relatief lage CO2-barrière voor problemen zorgt. Er zijn oplossingen, bijvoorbeeld het aanbrengen van een nylonlaag of een coating op de PET, of natuurlijk blik of glas, maar dat zijn ook kostbare oplossingen, zie de energievretende productie van aluminium en hogere logistieke kosten van glas.’
Waar schuilt de waarde van de PEF-fles voor fabrikanten als Coca-Cola?
Lucien: ‘Je noemde net de green premium. Blijkbaar kunnen fabrikanten deze niet doorberekenen aan consumenten.’
Gert-Jan: ‘Zoals gezegd kunnen PEF-kleinformaten de concurrentie aangaan met de huidige oplossingen blik, glas en meerlaags PET. Daarnaast willen bedrijven zich onderscheiden met hun verduurzamingsbeleid. Verpakkingen zijn een hot issue in de maatschappij, zie de plastic soup of zwerfafval. Vandaar dat de FMCG-bedrijven deze materie niet kunnen omzeilen, maar deze pro-actief moeten benaderen. Heeft het gelijk impact op de omzet? In geval van Dasani, het watermerk van de Coca-Cola Company, heeft de introductie van de Plant Bottle (deels fossiel, deels bio-PET, red.) geleid tot jaren van bovengemiddelde groei in de bottled water-categorie. Echter, het bottelen van Coca-Cola in de Plant Bottle had minder effect. De communicatie richting consument – “hoe vertel ik het verhaal achter de Plant Bottle” – luistert blijkbaar nauw. Een waterdrinker zal eerder reageren op termen als “natuurlijk” dan een coladrinker, die meer op de beleving, zie het fun-element, koopt. Inzicht in de drijfveren is cruciaal voor het succes van (deels) biobased consumentenproducten.’
Lucien: ‘Over consumentenvoorkeuren gesproken. Het valt mij op dat biobased het in publieksmedia allesbehalve gemakkelijk heeft. Concurrentie met voedsel, land use, endoflife-issues en ga zo maar door. Het lijkt me in ieder geval niet bevorderlijk voor een snelle consumentenacceptatie.’
Gert-Jan: ‘We zijn met zijn allen te streng voor biobased, terwijl bij fossiel nauwelijks vragen worden gesteld. Een issue als foodversusfuel, daar kan ik me voorstellen dat dit urgent gaat worden met een wereldbevolking die richting de negen miljard gaat. Foodversuschemicals of materials is een non-issue, getuige de geringe volumes. Waarom zou je land niet in kunnen zetten voor materialen? Dat gebeurt toch ook met vlas, hennep of katoen? Suiker is een voedingsmiddel, waarvan we so wie so al minder moeten consumeren en waarvan de productie vanaf 2017, met het vervallen van de quotering, naar verwachting toe zal nemen. Suiker of zetmeel uit voedingsmiddelen zijn feedstocks waar we het nu mee moeten doen. Avantium gebruikt glucose (uit mais of biet- en rietsuiker), simpelweg omdat er geen alternatief is. We zullen eerst op eerste generatie biomassa routes moeten ontwikkelen. Wachten op het moment dat tweedegeneratie biomassa serieus in beeld komt, heeft geen zin.’
Jullie onderzoeken toch ook de route FDCA uit tweedegeneratie biomassa?
Gert-Jan: ‘Klopt, we hebben in het lab een route ontwikkeld, waarbij we glucose uit cellulose isoleren. Dat doen we op basis van een bestaand procedé (Bergius-proces, red.) dat we hebben geoptimaliseerd. In een stapsgewijze hydrolyse met geconcentreerd zoutzuur lossen we eerst hemicellulose op en vervolgens de cellulose. We krijgen zo een hoge opbrengst van een zuiverder glucose-eindproduct, dat niet vervuild is met andere suikers of met lignine. Ook zijn we bezig met het ontwikkelen van een methode om lignine te ontdoen van zuur zodat het kan worden gebruikt voor energiedoeleinden. Als feedstock kunnen we houtpellets, bagasse en stro of de kortevezelfractie van oud papier gebruiken. Na de zomer hopen we te starten met een pilot voor dit proces op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen. We zoeken nog partners, dus..’
