Vertoro zet volgende stap met de bouw van een volwaardige ligninefabriek

By Corine Spaans

Wat is een interessante stof die als alternatief kan dienen voor diesel? Met die vraag startte Michael Boot zijn promotieonderzoek. Dat was in 2005. Hij was afgestudeerd werktuigbouwkundige en had een vraag voor de chemie. Boot richtte zich tot de onderzoeksgroep van Emiel Hensen, scheikundige en hoogleraar Anorganische Materialen en Katalyse aan de Technische Universiteit Eindhoven. Samen onderzochten ze een circulaire CO₂-neutrale vervanger van aardolie, gemaakt van het natuurlijke lignine. Hun zoektocht leidde onder meer tot start-up Vertoro (2018) en een proeffabriek op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen (2019). Met een recente investering kan de start-up een echte fabriek bouwen en daarmee opschalen. Boot verwacht de fabriek medio 2022 te kunnen “aanzetten”.

Boot: “Dit is de spannendste opschalingsstap. Als dit lukt dan is het daarna mogelijk om honderd keer zo grotere hoeveelheden te maken dan we nu kunnen. Dan gaan we van sample hoeveelheden, batches, naar continue productie.”

Leer hier meer over het ‘groene goud’ van Vertoro. 

Interessante moleculen

Ondernemer Boot stuitte tijdens zijn promotieonderzoek op lignine, wat in alle bomen en planten zit. “Lignine is een natuurlijk polymeer”, gaat wetenschapper Hensen verder. “Dat heeft een vrij rigide structuur wat planten en bomen bijvoorbeeld de kracht geeft om omhoog te groeien. Lignine bevat structuren waarvan Michael ontdekte dat bij verbranding de verbrandingseigenschappen verbeteren.”

In die tijd was er al veel bekend in de literatuur over de invloed van molecuulstructuur op emissies in dieselmotoren, zegt Boot. “Als er bijvoorbeeld zuurstof in een molecuulstructuur zit, dan wordt de roetuitstoot minder. Maar bij gelijke zuurstof percentages in brandstof, bijvoorbeeld tien procent, zag je een enorm verschil in de onderdrukking van roet. Of het molecuul nu een rondje was of een vertakt iets of een rechte keten.”

Die interessante moleculen vond Boot dus in lignine. Een polymeer, benadrukt Hensen nogmaals. “Die moet je dus eerst ontleden in monomeren, de kleinste eenheden. Zodat je die weer kunt gebruiken. En dat was dus de vraag die hij stelde: kunnen jullie lignine omzetten in die componenten?”

“Zo lelijk mogelijk”

Er werd vervolgens een aantal jaar aan die omzetting gewerkt. Hensen: “We leerden steeds meer van wat mogelijk is en wat niet. De lakmoesproef was wel: kunnen we er geld mee verdienen? Het antwoord daarop was: nee. Het zou gewoonweg te duur zijn.”

Daarop bedacht Boot dat hij het anders wilde gaan aanpakken. Geen eindproduct nastreven, maar een intermediair product. Hensen: “Een product dat op een olie lijkt en wat andere bedrijven, in bijvoorbeeld raffinaderijen, kunnen gebruiken voor hun producten. Dat was een inventieve stap van Michael en zijn collega’s.”

Boot: “In het begin was het onderzoek vooral een race tussen verschillende onderzoeksgroepen  wie als eerst lignine zou ontleden in de hoogste concentratie van hoogwaardige monomeren.” Uiteindelijk kwamen Boot en Hensen erachter dat dat heel dure moleculen zouden zijn. Te duur voor energietoepassingen, aldus Boot. “Toen zijn we het gaan omdraaien: we gingen het niet zo mooi mogelijk maken, maar zo lelijk mogelijk.” Hensen: “Als in goedkoop.”

Koffiezetapparaat

“Je kunt het een beetje vergelijken met hoe Ryanair werkt”, legt Boot uit. “KLM staat dan voor die hoogwaardige monomeren. Tijdens een vliegreis bij KLM krijg je van alles aangeboden wat niet strikt noodzakelijk is om van A naar B te gaan, zoals gratis eten, bagageruimte en stoelkeuze. Sommigen willen gewoon van A naar B vliegen zonder franje.” Boot ontdeed die hele dure monomeren van alles wat niet strikt noodzakelijk was, maar zodat het nog wel door een buis kan stromen. “Want dat is het probleem van biomassa. Het is een vaste stof. Als wij willen een verbinding willen maken tussen de biobased en de fossiele wereld, dan moet het kunnen stromen door een buis.”

Stapsgewijs werd de “vrij elegante gecompliceerde chemie” teruggeschroefd. Boot: “Minder katalysator, minder zuur, lagere temperaturen, kortere verblijftijden in de reactor. Tot het punt dat het nog net door een buis kan stromen. Vergelijk het met je koffiezet apparaat. Je vervangt water door desinfectie alcohol, doet er een beetje accuzuur in, zaagsel erbij in plaats van koffiebonen en verwarmt het op tot 180 graden. Net als bij een kopje espresso los je hiermee biomassa gedeeltelijk op.”

“Global impact” maken, zei Boot in een eerder interview met IO. Daarvoor moet hij de markt op. In 2017 ontstond Vertoro. Een spin-off van een publiek private samenwerking, InSciTe, van de TU/e, de Universiteit van Maastricht, de Brightlands Chemelot Campus en DSM. Dat consortium draaide in die tijd een aantal projecten om biobased technologieën te ontwikkelen. 

Scheepsbrandstof

Op de Brightlands Chemelot Campus ligt het zwaartepunt, zegt Boot. “Daar was alle pilotapparatuur aanwezig, zoals installaties om op te schalen. Onze eerste investeerders dat zijn ook investeerders uit het ecosysteem van Chemelot.” Zoals LIOF, de regionale ontwikkelingsmaatschappij van de provincie Limburg, en Brightlands Venture Partners, een venture capital fonds waarin DSM, de regionale Rabobank en LIOF zijn vertegenwoordigd. 

Vertoro haalde het eerste geld in 2018 op. Daarmee kon de start-up een batch maken ter grootte van een kilogram. Met de investering van de nieuwe investeringspartners Maersk Growth en SHIFT Invest en de bestaande investeerders bouwt Vertoro nu een nieuwe fabriek. De olie van lignine, die tegenwoordig Goldilocks® heet, wordt dan onder meer ingezet als duurzamere scheepsbrandstof.

Om een proef te draaien in één cilinder van een scheepsmotor, is al gauw tien ton olie nodig, zegt Boot. “Dat is dan maar voor een paar uur draaien, op één cilinder van een motor. In een schip liggen meestal meerdere motoren met soms tientallen cilinders. En het moet maanden varen. Een groot containerschip van Maersk verbruikt meer dan tienduizend ton brandstof per jaar.”

Spannend

Voor Hensen is Vertoro een mooi voorbeeld van hoe fundamentele wetenschap en commercie elkaar vinden. “Ik zie mezelf als de wetenschapper en Michael als de entrepreneur. We spreken verschillende talen maar door samen te werken hebben we elkaars taal geleerd.” Zo kwam Boot op het idee om de lignine via die zogenaamde koffiezetprocedure om te zetten naar de olie. “Of hij dat idee ook had gekregen zonder het fundamentele onderzoek, is achteraf moeilijk te bepalen. Je hebt het onderzoek in ieder geval nodig om te weten wat niet werkt.” 

Dat er nu een fabriek die het mogelijk kan maken om de olie continue te produceren, is voor Boot erg spannend. “Van batch hoeveelheden naar continu is nogal een verschil. Het is lastig te vergelijken. Je moet gewoon gaan bouwen en daarna blijven sleutelen tot het werkt.” In mei 2022 verwacht Boot de fabriek “aan te zetten”.

Als het werkt dan betekent dat er een natuurlijke vervanger voor aardolie is gecreëerd. Waarmee niet alleen brandstof voor schepen gemaakt kan worden. “Een Duitse partij gebruikt het als anti-oxidant in diervoer. Weer een ander Duits bedrijf past het toe als anti-oxidant en UV-stabilizer in gezichtscrème. Die lignine moleculen zijn zo speciaal. Er is geen enkele andere CO2-neutrale energiedrager dat direct dergelijk hoogwaardige applicaties kent.”

Open source

Biomassa heeft echter de publieke opinie en de politiek niet mee, laat Boot weten. In de nieuwe investeringsronde kreeg Vertoro als eis mee dat het bedrijf alleen biomassa mag gebruiken afkomstig van agrarische residuen of afval uit de bosbouw in de breedste zin des woord. Boot: “Dus alleen zaagsel of takken, of bomen die ziek geworden zijn om wat voor reden dan ook. Onze leveranciers moeten tekenen dat er voor het zaagsel dat ze leveren geen bossen gekapt zijn.”

Boot hoopt met Vertoro een platform te worden als Google. “Het is een open source platform, waar we onze ligninemoleculen met iedereen delen. We sturen iedereen samples toe zonder in contracten dicht te timmeren wat ze er wel of niet mee mogen doen. Wij willen dat bedrijven in de chemische sector en de energiesector voor ons platform apps, als in toepassingen voor lignine, ontwikkelen. Dat kan zijn een plastic, een zonnebrandcrime, of een scheepsbrandstof.” 

Vertoro zelf maakt geen toepassingen, maar concentreert zich op het verder ontwikkelen van het product en het opschalen van het platform. “Wij hopen een killer app aan ons te kunnen binden. Waardoor er zoveel netwerkeffects ontstaan voor het platform dat bedrijven die willen verduurzamen er niet meer omheen kunnen.”