KNAW

Research

Catchbio

Pagina-navigatie:


Update content


Title Catchbio
Period 01 / 2011 - 12 / 2013
Status Current
Research number OND1345939

Abstract (NL)

Probleemstelling
Moderne industriële katalysatoren voor bulkprocessen zijn geoptimaliseerd voor grondstoffen uit de petrochemie; veelal koolwaterstoffen. Deze processen verlopen vaak bij zeer hoge temperaturen (200-600°C) onder water- en zuurstofvrije condities. Biomassa is van nature rijk aan water en bevat daarnaast vaak elementen als zuurstof, stikstof en zwavel. Wanneer biomassa wordt blootgesteld aan petrochemische procescondities treedt meestal ongewenste afbraak tot onverwerkbare materialen op (verkoling). Daarnaast zijn de huidige katalysatoren die gebruikt worden in de petrochemie gevoelig voor water en grote hoeveelheden zuurstof, stikstof en zwavel. Als gevolg hiervan is het niet mogelijk om biomassa katalytisch om te zetten in nuttige producten met behulp van de huidige generatie katalysatoren. Het is daarom wenselijk om een nieuwe generatie katalysatoren en processen te ontwikkelen waarmee biomassa onder milde condities kan worden omgezet in brandstoffen en bulk-chemicalien.

Doelgroep en kennisbehoefte
Agro grondstoffen industrie, chemische industrie, Katalysatoren producenten, Academia Ontwikkeling van zuurstof en water tolerante katalytische processen (en inzicht verkrijgen in de onderliggende processen) die het mogelijk maken bio-massa onder milde condities om te zetten in industriele bulk chemicalien en brandstoffen.

Doelstelling project
Het doel van het CatchBio programma is om de verschillende componenten waar ruwe biomassa uit bestaat (cellulose, hemi-cellulose, lignine, eiwitten en olien) om te zetten in brandstoffen, bulk-chemicalien en pharmaceutica. Aangezien de winbare aardoliereserves zullen afnemen is er een noodzaak om nieuwe industriele processen te ontwikkelen die van hernieuwbare biomassa een volwaardig alternatief voor ruwe olie kunnen maken. Het CatchBio programma is er op gericht om schone en efficiente processen te ontwikkelen om biomassa om te zetten in goedkope en duurzame brandstoffen en chemicalien. WUR-FBR is betrokken in vier sub-projecten, in nauwe samenwerking met verschillende bekende Nederlandse universitaire katalyse groepen;

- 053.70.004: Catalytic decarboxylation of (unsaturated) fatty acids to produce superior biodiesel (in samenwerking met UU)
- 053.70.114: Catalytic Production of Butadiene from Bio-ethanol and Non-fermentable Sugars (in samenwerking met UU)
- 053.70.112: Catalytic valorisation of lignin to key phenols and aromatics (in samenwerking met UvA)
- 053.70.014: Solid acid catalysts for transesterifcation and esterification of biodiesel (in samenwerking met UU)

Relevantie project voor EL&I
De vier sub-projecten sluiten goed aan bij bij de groeiende internationale aandacht voor katalytische omzetting van biomassa naar brandstoffen en chemicalien. Het biorefinery concept is niet mogelijk zonder efficiente katalytische stappen. De huidige typen katalysatoren die bijvoorbeeld op grote schaal worden gebruikt in de petrochemie zijn geoptimaliseerd voor toepassing bij hoge temperaturen (vaak in gasfase) en zijn gevoelig voor water en zuurstof. Biomassa kan niet verwerkt worden bij deze hoge temperaturen en bevat van nature veel water en zuurstofhoudende groepen. Dit betekent dat voor succesvolle katalytische biomassa conversie volledig nieuwe typen katalysatoren en nieuwe processen ontwikkeld moeten worden. Gezien de enorme productie volumes van de basis chemicalien waar in de sub-projecten op wordt gefocusseerd is het economische belang hoog. Dit geld zowel voor de gebruikers van de basis chemicalien zoals polymeerproducenten en petrochemische industrien, alsook voor de agrogrondstof producenten die hun reststromen kunnen verwaarden in bestaande markten.


Alle sub-projecten lopen van 2009 - 2013
De activiteiten in 2011 binnen de vier sub-projecten hebben betrekking op verschillende aspecten:

1.1 Binnen project 004 zullen nieuwe heterogene katalysatoren worden ontwikkeld die onverzadigde vetzuren en uiteindelijk plantaardige oliën kunnen omzetten in een nieuwe generatie bio-diesel met superieure brandstof eigenschappen. Daarnaast zullen deze producten kunnen dienen als hernieuwbare grondstof voor plastics en surfactanten. Uitgaande van onverzadigde vetzuren kunnen deze producten worden verkregen tegen lagere kosten en met een lagere energie behoefte dan op basis van petrochemische processen.
1.2 Binnen project 114 zullen nieuwe katalysatoren en processen worden ontwikkeld voor de omzetting van niet fermenteerbare suikers uit reststromen in 1,3-butadieen, wat als grondstof dient voor de kunststof en rubber industrie.
1.3 Binnen project 112 zullen nieuwe katalysatoren en processen worden ontwikkeld voor de efficiënte omzetting van lignine in phenolen en de basis aromaten benzeen, tolueen, xyleen. De focus zal hier liggen op hoge selectiviteit en productiviteit en het gebruik van water als milieuvriendelijk oplosmiddel.
1.4 Project 014 is gericht op het ontwikkelen van nieuwe katalysatoren voor de productie van eerste generatie biodiesel waardoor het mogelijk word om efficiënt zowel restoliën en vetten als oliën afkomstig van microalgen om te zetten in biodiesel.

Resultaten
- 053.70.004: Catalytic decarboxylation of (unsaturated) fatty acids loopt sinds Sept. 2009 . Verwachtte resultaten voor 2011 zijn de verdere ontwikkeling van katalysatoren met een focus op onverzadigde vetzuren. Daarnaast is een paper over het werk in 2010 in voorbereiding, en zal in 2011 een presentatie worden gegeven op Europacat 2011.
- 053.70.114: Catalytic Production of Butadiene from Bio-ethanol and Non-fermentable Sugars loopt ook sinds Sept. 2009. Verwachtte resultaten voor 2011 zijn de validatie van de homogeen gekatalysserde route en verdere ontwikkeling van de heterogeen gekatalyseerde route.
- 053.70.112: Catalytic valorisation of lignin to key phenols and aromatics ook sinds Sept. 2009. Verwachtte resultaten voor 2011 zijn de verdere ontwikkeling van de hydrothermale depolymerisatie van lignine. Op basis van de resultaten uit 2010 is de verwachting dat minimaal 1 peer reviewed paper en mogelijk 1 patent zullen worden ingediend.
- 053.70.014: Solid acid catalysts for transesterifcation and esterification of biodiesel loopt sinds begin 2010. De AIO bij de Universiteit Utrecht is medio 2010 begonnen. Verwachtte resultaten voor 2011 zijn de ontwikkeling van analyse protocollen voor biodiesel en het testen van benchmark systemen.
Publicaties bij dit programma zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Researcher Dr. R. Blaauw
Researcher Ing. L. Gootjes
Researcher Dr.ing R.J.A. Gosselink
Researcher Dr. J. van Haveren
Researcher Dr. F.M. Klis
Project leader Dr. D.S. van Es

Related research (upper level)


Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation