Veel milieuvriendelijker, energiezuiniger en goedkoper papier maken komt in zicht dankzij een nieuw chemisch stofje ontwikkeld door Maaike Kroon van de TU Eindhoven. De papierindustrie is dolenthousiast, noemt het zelfs ‘revolutionair’ en verwacht in 2040 een daling van veertig procent in de energiekosten. De TU Eindhoven zet met veertien Europese bedrijven een proeffabriek op.
Het papier dat iedere dag ontelbaar veel keren door onze vingers gaat, wordt in de toekomst waarschijnlijk anders gemaakt. Grote fabrieken produceren momenteel pulp, waarvan later papier wordt gecreëerd, uit hout en op een manier die veel energie kost. Met name omdat het halffabricaat bij dit proces nat wordt gemaakt en daarna moet drogen. Bij het chemisch proces om pulp te fabriceren zijn temperaturen nodig van wel 150 graden Celsius. De nieuwe productietechnologie vreet veel minder energie. Er wordt minder gedroogd en een temperatuur van tachtig graden is voldoende bij het chemisch proces.
Dit papier wordt in de toekomst waarschijnlijk op een andere manier gemaakt.
VNPSelectief oplossen
Hout heeft een aantal bestandsdelen, waarvan de belangrijkste lignine en cellulose zijn. De nieuwe scheidingsvloeistof zorgt ervoor dat lignine selectief oplost uit het hout. “Lignine geeft kleur aan hout, dat zie je bijvoorbeeld bij donkere knoesten. De vloeistof kleurt daardoor ook donker”, zegt hoogleraar scheidingstechnologie Kroon. Daarnaast blijft cellulose over, de grondstof waarmee uiteindelijk papier wordt gemaakt.
Nog een groot voordeel van de methode van Kroon is dat de lignine opnieuw gebruikt kan worden. De papierindustrie verstookt momenteel nog de lignine, omdat het niet zuiver wordt gescheiden van cellulose. Met de energie die bij het verstoken vrijkomt wordt de pulp gedroogd. “Maar dit thermisch recyclen levert geen verdere toegevoegde waarde. Dat is zonde. Onze lignine bevat geen zwavel en kan als grondstof dienen voor de chemische industrie, bijvoorbeeld om bioplastic te fabriceren.” De methode van Kroon maakt ook de huidige, milieuvervuilende chemicaliën om papier te maken overbodig. De nieuwe stoffen zijn volledig afbreekbaar.
De fabricage van papier in een fabriek kan milieuvriendelijker en energiezuiniger.
VNPVoor de scheidingsvloeistof maakte Kroon gebruik van zogenaamde Deep Eutectic Solvents, ook wel DES. Die werden al in 2003 ontdekt in Engeland. “Daarbij mengen we twee stoffen, een waterbrugdonor en –acceptor, die normaal vast zijn en een smeltpunt hebben van boven de honderd graden,” vertelt Kroon. “Door de twee vaste stoffen samen te voegen worden ze vloeibaar bij kamertemperatuur. Dit is het gevolg van de specifieke interacties tussen beide stoffen. Ik wist al van het bestaan van DES, maar wat ik heb toegepast is nieuw. Daarbij heb ik veel getest en via trial and error de juiste samenstelling gevonden.”
Proeffabriek
De papierindustrie reageert enthousiast. “Revolutionair”, noemt voorzitter Henk van Houtum van VNP, branchevereniging van de Nederlandse papierindustrie, het zelfs. “Omdat de lignine opnieuw gebruikt wordt, loopt het voordeel flink op. We verwachten maar liefst negentig procent minder CO2–uitstoot.” Daarnaast komt er naar schatting een daling van veertig procent in de energiekosten in 2040.
Het DES-proces maakt het aantrekkelijker om papier te maken uit andere grondstoffen dan hout. “Denk bijvoorbeeld aan gras, bamboe of maïsafval”, zegt Van Houtum. “Daar kunnen we ook lignine of cellulose uit vrij maken. Dat kan op kleine schaal gebeuren, ook hier in Nederland. Nu zitten de grote pulpfabrieken in Scandinavië, Canada, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika. Er is nog immers nog veel energie nodig om pulp te maken. Als dat straks niet meer zo is verandert het waarschijnlijk de hele markt en industrie.”
VNP benadrukt dat de papier- en kartonindustrie momenteel al werkt aan energiebesparingen. Bovendien is Nederland een recycleland. Ruim tachtig procent van papier en karton dat hier wordt gemaakt heeft oud papier als grondstof. Daarnaast wordt nu ook al gewerkt aan het maken van papier en karton van alternatieve vezels, bijvoorbeeld van paprika’s.
De TU Eindhoven zet samen met veertien Europese bedrijven een proeffabriek op. “We hebben laten zien dat het gelukt is om lignine te extraheren uit hout. Dat is een belangrijke basis en daarmee tonen dat de methode veel potentie heeft. Maar we willen ook nagaan of het op grote schaal toegepast kan worden”, zegt Kroon. Dat onderzoek kost nog de nodige tijd. Over een jaar of tien hoopt de chemisch technoloog dat de methode gebruikt wordt door de industrie.