Niet alleen voor onze energievoorziening zijn we nog in grote mate afhankelijk van fossiele brandstoffen. Ook de chemische industrie gebruikt bijna uitsluitend fossiele brandstoffen als grondstof, bijvoorbeeld bij de productie van kunststoffen. Daarom wil de Groningse start-up BioBTX een nieuwe, groene wind door de chemische industrie blazen. Het bedrijf rekent daarvoor op Artificial Intelligence.
Een halfgeopende garagepoort verhult een kluwen van aluminiumkleuren vaten, schakelaars en pijpen. Op een technicus na ligt de werkplaats van BioBTX er onbemand bij. Hij ligt wat verscholen, helemaal achteraan het Energy Transition Centre op de Groningse Zernikecampus. Weinig doet vermoeden dat ze hier met zijn vijven werken aan een machine die heel de chemiesector op zijn kop kan zetten. “Wat we hier willen, is een revolutie ontketenen”, zegt Chief Technology Officer Niels Schenk.
BioBTX heeft een pilot plant ontwikkeld om chemicaliën te halen uit biomassa. De Groningse start-up doet dat door glycerine, een afvalproduct dat vrijkomt bij de productie van biodiesel, af te breken tot kleine basisbouwsteentjes, namelijk benzeen, tolueen en xyleen – beter bekend als BTX. Die vormen op hun beurt de basis voor allerlei aromaten, die voor tal van chemische toepassingen gebruikt worden. Denk bijvoorbeeld aan aminozuren, zoetstoffen of antidepressiva, maar ook polymeren (waar windturbines of auto’s uit vervaardigd worden) en aramiden (extreem sterke vezels die o.a. in kogelvrije vesten gebruikt worden).
Op dit moment halen we nagenoeg al deze chemicaliën uit fossiele brandstoffen, met enorme vervuiling en CO2-uitstoot als gevolg. Door biomassa om te zetten in chemicaliën, kan BioBTX dus een aanzienlijke bijdrage leveren om de chemische sector te verduurzamen.
Optimalisatie met AI
Maar dat is nog niet alles. Het bedrijf wil dat proces versnellen met behulp van Artificial Intelligence. In een lab op de Faculteit Science & Engineering van de Rijksuniversiteit Groningen (RUG) simuleren onderzoekers met reageerbuisjes de werking van de grotere pilot plant van BioBTX. Daar kunnen ze lustig experimenteren met verschillende opstellingen om het meest efficiënte productieproces van BTX te achterhalen.
Mogelijkheden genoeg, want door verschillende grondstoffen, katalysators en temperaturen met elkaar te combineren, kun je al gauw 5 miljoen verschillende experimenten uitvoeren. Tel daarbij op dat zo’n experiment uitvoeren een halve dag in beslag neemt, en je begrijpt waarom dergelijke technologieontwikkelingen doorgaans op basis van een gerichte selectie van experimenten gebeuren.
Niet zo bij BioBTX. Samen met onderzoekers van de vakgroep Chemical Engineering klopte de Groningse start-up aan bij team Data Science van het CIT van de Rijksuniversiteit Groningen. Op basis van de data van een klein aantal uitgevoerde experimenten ontwikkelde data scientist Dimitrios Soudis een algoritme om te voorspellen wat uit de miljoenen onuitgevoerde experimenten zou komen.
Volgens projectleider Erik Heeres van de faculteit Chemical Engineering maakt de inbreng van data science ‘een enorm verschil.’ “We hebben interessante verbanden ontdekt tussen het type katalysator of de reactortemperatuur en de hoeveelheid BTX die geproduceerd werd. Zo komen we soms op domeinen waar ik zelf nog niet aan gedacht had.”
Door Artificial Intelligence los te laten op data kun je de echte wereld simuleren en daar patronen in ontdekken die anders aan je voorbij zouden gaan. Maar het biedt nog extra voordelen. “Met AI kun je ook heel accuraat voorspellen”, zegt Niels Schenk. “In plaats van dat wij een experimenteel plan opstellen, komen zij nu met eigen suggesties op basis van hun algoritme. Dan zeggen ze bijvoorbeeld: als je deze grondstof hebt, kun je het beste met dit type katalysator werken, of met een hogere temperatuur. Je komt dus tot info waar je anders miljoenen experimenten voor had moeten doen. Op lange termijn geeft dat ontzettend veel meerwaarde.”
Op naar een circulaire economie
De toepassing van AI zorgt ervoor dat het productieproces van BTX uit glycerine aanzienlijk efficiënter verloopt. Maar daar wil BioBTX niet ophouden. Deze zomer wil het Groningse bedrijf een grote stap zetten om wereldwijd een voortrekker te worden in de transitie naar een circulaire economie.
Een circulaire economie bestaat uit een kringloop van grondstoffen. In plaats van producten weg te gooien als ze versleten zijn of als we een nieuw product op het oog hebben, kun je ze waarde geven door ze te herverwerken tot nieuwe producten. De smartphones van vandaag worden dus de grondstoffen van morgen. Van een wegwerp- en een vervangeconomie, met uitputting van grondstoffen en tonnen onafbreekbaar afval en CO2 tot gevolg, naar een economie die de natuurlijke kringloop van de natuur volgt.
Vertaal dat naar de kunststofsector, en het wordt duidelijk waarom BioBTX vanaf deze zomer niet alleen glycerine naar nieuwe chemicaliën wil verwerken, maar ook chemicaliën uit afvalplastics wil recyclen. Het gaat om gelamineerde of gemengde plastics, die nu meestal verbrand, in zee gestort of naar derdewereldlanden geëxporteerd worden.
Door deze plastics te verwerken tot chemicaliën wil BioBTX het begrip ‘afval’ herdefiniëren, zegt Schenk. “In onze visie moeten afvalplastics zo waardevol worden dat ze niet meer gewoon langs de kant van de weg gegooid kunnen worden”.
Als de pilot plant op de Zernikecampus eenmaal naar behoren werkt, kan BioBTX beginnen te denken aan de volgende stap: het opschalen en vercommercialiseren van hun model. “Pas dan kunnen we op wereldvlak echt iets veranderen aan de plasticvervuiling en de CO2-uitstoot die gepaard gaat met de productie van kunststoffen. Want dat is toch het doel waarmee we dit allemaal begonnen zijn: om de wereld een beetje beter te maken.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
