Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen en reststroomvalorisatie
KENNISCENTRUM PAPIER EN KARTON IJsselburcht 3, 6825 BS Arnhem - www.kcpk.nl
1
Inleiding ........................................................................................................................................... 3
2
Trends .............................................................................................................................................. 4 2.1
Sociaal-maatschappelijke trends ............................................................................................. 5
2.2
Technologische trends............................................................................................................. 6
2.3
Economische trends ................................................................................................................ 8
2.4
Ecologische trends ................................................................................................................... 9
2.5
Politiek/ wet -en regelgeving ................................................................................................ 10
3
Visie ............................................................................................................................................... 11
4
Strategie ........................................................................................................................................ 12 4.1
Onderzoek en ontwikkeling ................................................................................................... 12
4.2
Innovatie/demonstratie en implementatie........................................................................... 12
4.3
Consortia ............................................................................................................................... 12
5
Thema’s en tijdsplanning............................................................................................................... 13 5.1
Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen ....................................................................................... 13
5.2
Reststroomvalorisatie ........................................................................................................... 14
6
Beoogde innovaties ....................................................................................................................... 15 6.1
Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen ....................................................................................... 15
6.2
Reststroomvalorisatie ........................................................................................................... 15
7
Doelgroepen .................................................................................................................................. 17
8
Business cases ............................................................................................................................... 18
9
Bijdrage aan de doelstellingen van de energietransitie ................................................................ 20
10
Communicatie ........................................................................................................................... 21
11
Literatuur en feiten ................................................................................................................... 22
2
1 Inleiding We leven in een veranderende wereld, met ontwikkelingen die hun invloed zullen nalaten, ook op de papier- en kartonindustrie. Globalisering, digitalisering, vergroening, vergrijzing en grondstoftekorten zijn maar een paar van deze kenteringen. Wanneer de papier- en kartonsector wil overleven in een wereld met slinkende energie- en grondstofvoorraden, zal zij stappen moeten zetten richting de verwaarding van reststromen en de inzet van nieuwe vezels uit nieuwe bronnen. Hiervoor is een duidelijke strategie nodig. Welke ontwikkelingen zijn er gaande op het gebied van vezelgrondstoffen en hoe kunnen we hier als papierindustrie op inspelen? In deze roadmap staat daarom de volgende vraag centraal:
Wat moeten we vandaag in gang zetten om straks die technologieën, kennis en competenties beschikbaar te hebben, die nodig zijn voor het vervullen van de behoefte aan grondstoffen voor de papierindustrie van morgen? In 2004 is de Nederlandse papier- en kartonindustrie, in samenwerking met het Ministerie van Economische Zaken, gestart met de Energietransitie papierketen met de ambitie: “Halvering van het energieverbruik per eindproduct in de keten in de periode 2005–2020”. Een van de onderdelen van Transitiehuis is een efficiënte verwaarding van bio-based grondstoffen; onder andere door efficiënte benutting en optimale valorisatie van reststromen. Deze roadmap is gebaseerd op de uitkomsten van projecten en bijeenkomsten die uitgevoerd zijn in het kader van de Energietransitie. Binnen het programma Vezelgrondstoffen, van het Kenniscentrum Papier en Karton staan twee roadmaps centraal: ‘Nieuwe Vezels uit nieuwe bronnen’ en ‘Reststroomvalorisatie’. Deze zijn tot stand gekomen om de toekomstige visie en ambitie van onze sector zichtbaar te maken en de strategie te bespreken die moet leiden tot een duurzame en innovatieve industrie. Doelstellingen van deze roadmaps zijn:
3
zowel experts als leken een overzicht geven van belangrijke ontwikkelingen op het gebied van nieuwe vezelgrondstoffen Het is een pleitbezorging voor een garantstelling van de duurzame beschikbaarheid van grondstoffen voor papier en karton en verschaft input voor de strategische onderzoeksagenda in Nederland De informatie in deze roadmap kan dienen als belangrijke basis voor verdere beleidsontwikkelingen
2 Trends Verschillende trends kunnen de concurrentiekracht van bedrijven en industrieën beïnvloeden. Deze trends zijn extern en gebeuren buiten de directe invloed van de industrie, zoals de rol van de overheid en de invloed van overheidswetgeving op een industrie. Als papier- en kartonindustrie moeten wij ons bewust zijn van deze trends, welke factoren daarbij horen en hoe ze de industrie kunnen beïnvloeden. Deze trends kunnen verdeeld worden in vijf verschillende categorieën: sociale, technologische, economische, ecologische en politieke (STEEP). Om een strategie voor de toekomst te kunnen bepalen, is inzicht nodig in deze vijf facetten.
4
2.1
Sociaal-maatschappelijke trends
Wat zijn de belangrijkste trends die onze wijze van leven zullen tekenen? Hoe kunnen ze van invloed zijn op de papier- en kartonsector? Enkele belangrijke sociaal-maatschappelijke trends zullen hieronder besproken worden.
Steeds ouder wordende maatschappij Onze maatschappij vergrijst. De stijging van het percentage ouderen (zestig jaar en ouder) gaat gepaard met een daling van het percentage jongeren (tot vijftien jaar). De verwachting is dat tegen het jaar 2050, het aantal ouderen, het aantal jongeren voor het eerst in de geschiedenis zal overstijgen. Door de toenemende vergrijzing zal naar verwachting de vraag naar hygiënepapier toenemen. Door de vergrijzing zal ook het aanbod van gekwalificeerd personeel afnemen.
Globalisering: leven in een plaatsloze wereld De globalisering neemt toe. Daarmee wordt de toenemende integratie van economieën en maatschappijen bedoeld uit de hele wereld, vooral door handel en financiële stromen, maar ook door overdracht van cultuur en technologie. De globalisering heeft tot gevolg dat we grondstoffen, goederen en mensen over de gehele wereld verplaatsen.
Energie –en grondstoftekorten Al deze verplaatsingen van grondstoffen, goederen en mensen hebben een verhoogd energiegebruik tot gevolg. Energie, die toch al schaars is, zal door de toenemende globalisering alleen nog maar schaarser en daardoor duurder worden. In de samenleving bestaat ook een steeds grotere zorg over de stijgende instabiliteit in olieregio’s en de afhankelijkheid van geïmporteerde fossiele brandstoffen. Er is daarom toenemende behoefte aan lokaal geproduceerde brandstoffen. Elk stap in het productieproces van materialen leidt tot negatieve milieueffecten. Zolang de bevolking groeit, zal onze totale vraag naar materialen toenemen. Deze toenemende vraag leidt tot de prijsstijging van biomassa, met een dreigend tekort van houtbronnen als gevolg.
Digitalisering Digitalisering is het omzetten van analoge data naar een digitaal medium. Digitalisering is een trend die is ontstaan uit het bedrijfsleven Enkele van oudsher papieren toepassingen worden meer en meer verdrongen door digitale toepassingen. Webwinkels, digitale kaarten en e-readers zijn hier maar enkele voorbeelden van. Dit heeft tot gevolg dat er minder vraag is naar grafisch papier. Er lijken echter positieve ontwikkelingen te zitten in het gebruik van papier in de sector verpakkingen.
Individualisering en mobiliteit Elke consument is een individu met specifieke wensen en behoeften en wil ook als zodanig behandeld worden. Consumenten zijn minder gevoelig geworden voor massacommunicatie. Ze zoeken maatwerk en willen het gevoel hebben dat het aanbod speciaal voor hen gecreëerd is. Hierdoor neemt de behoefte aan variatie in papieren producten en verpakkingen toe. Daarnaast wordt de consument alsmaar mobieler en wordt papier in toenemende mate ‘onderweg’ weggegooid. Deze individualisering en mobiliteit zijn van invloed op 5
de inzameling en uitsortering van oudpapier en daarmee gepaard ook het aanbod van grondstoffen voor papierproductie.
Toenemend milieubewustzijn De toenemende grondstoftekorten en de sterkere aanwijzingen dat er sprake is van een relatief snelle klimaatverandering op aarde, doen het milieubesef toenemen. De emissies van CO2 en andere broeikasgassen die het gevolg zijn van menselijk handelen, worden hiervoor als belangrijkste oorzaak aangewezen. De maatschappelijke druk om de broeikasgasemissies te verminderen, neemt toe. Door een afnemend gebruik van fossiele brandstoffen zullen de emissies van CO2 en andere vervuilende stoffen afnemen. Aangezien de papierindustrie energie-intensief is, zal het toenemende milieubewustzijn binnen de maatschappij haar invloed uitoefenen op het productieproces. Grondstoffen zullen op een energie-efficiëntere wijze vervaardigd moeten worden.
Transparantie Door de individualisering worden consumenten steeds kritischer. Ze zijn zich bewuster van wat ze consumeren. Kwaliteit van het leven voor de volgende generaties, natuur, milieu, sociale rechtvaardigheid, en maatschappelijk verantwoordelijkheid nemen in belang toe. Van retailers wordt verwacht dat daar bewust mee omgesprongen wordt. De vraag naar doorzichtigheid van bedrijven stijgt. Transparantie impliceert openheid, communicatie en controleerbaarheid. De toenemende interesse voor biomassa veroorzaakt een toenemende druk om de duurzame herkomst van de grondstoffen te garanderen. Daarnaast stellen klanten steeds hogere eisen aan transparantie van de herkomst en samenstelling van de gebruikte grondstoffen. Dit vereist ook voor duurzame biobased grondstoffen een zorgvuldig afgewogen keuze en marketing. Vezelgrondstoffen zullen afkomstig moeten zijn van traceerbare waardeketens, met meer focus op duurzame consumptie en recycling, om resource efficiëntie te bevorderen en CO2 emissies te reduceren.
De opkomst van de BRIC-landen China en andere BRIC-landen zijn grote spelers geworden die toekomstige bedrijfsvoering, wetenschap en politieke agenda’s zullen definiëren. China is voor papierconsumptie een van de snelst groeiende markten in de wereld. Oudpapier vormt de belangrijkste grondstof voor het maken van nieuw papier. Omdat de houtproductie in China relatief laag is, wordt er papier uit het buitenland geïmporteerd. Een groot aandeel van het Nederlandse oudpapier gaat naar China. Dit resulteert in een kleiner aanbod van oudpapier in Nederland.
2.2
Technologische trends
De papierproductie is aan verandering onderhevig. Werd papierproductie vroeger nog beschouwd als een lineair systeem, en afval als kostenpost, nu wordt afval in toenemende mate als ‘zij’- of reststroom beschouwd die omgezet kan worden in andere producten. Er zijn een aantal technologische trends waarneembaar die van invloed zijn op de extractie, productie, verwerking en valorisatie van vezelgrondstoffen.
6
Ontsluitingstechnieken voor cellulose Agrarische cellulosehoudende reststromen van voldoende beschikbaarheid worden geanalyseerd op geschiktheid als nieuwe duurzame grondstof voor papier en karton. Stromen waar een toenemende vraag naar zal zijn door een grotere verscheidenheid aan industrieën. Samenwerken in bio-raffinage zal leiden tot een optimale benutting van de volledige waarde van biomassa tot vezels, mineralen, eiwitten, chemicaliën en energie. Er is een grotere aandacht voor ontsluitingstechnologieën die alle componenten zodanig isoleren dat ze allen tot hoogwaardige producten kunnen worden verwerkt.
Toepassing van bio-grondstoffen in andere sectoren Technologische ontwikkelingen en toepassingen van bio-grondstoffen in andere sectoren leveren nieuwe inzichten op. Innovatieve technologieën die de papierindustrie ook helpen om grondstoffen efficiënter te bewerken, of samenwerking om beschikbare grondstoffen zo optimaal mogelijk te benutten. Ook kan integratie en symbiose met andere regionale en nationale biobased initiatieven leiden tot nieuwe grondstofwaardeketens.
Cascadering en samenwerking Onnodige concurrentie om cellulose tussen verschillende industrieën kan worden voorkomen wanneer wordt samengewerkt in cellulosefractionering. Betaalbare en goed recyclebare vezels voor papier en karton kunnen samengaan met goedkope en gemakkelijk fermenteerbare cellulose voor biobrandstoffen en chemicaliën. Uitdagingen zijn: de eigenschappen van de nieuwe celluloses, de geschiktheid voor elke toepassing en een optimale cascadering en afstemming tussen alle cellulosegebaseerde toepassingen.
Naar multi-product mills De energiewaarde alsook de nog aanwezige waardevolle vezels in de reststromen van de papier- en kartonindustrie worden steeds beter benut. Maar we kunnen nog veel verder. Momenteel neemt de industrie maatregelen om ongewenste, schadelijke of storende componenten in de grondstoffen te verwijderen of onschadelijk te maken. In de wereld van toenemende schaarste zal een transitie in denken plaatsvinden, waarbij de waarde van afwijkende componenten wordt geïdentificeerd, geïsoleerd en gevaloriseerd. Zelfs het bewust afscheiden van vezelfracties die elders een hogere waarde vertegenwoordigen, is denkbaar.
Deze technologische trends leiden ertoe dat de papierindustrie langzaam verandert van een lineair systeem met één product, naar een circulair systeem waarin grondstoffen efficiënter benut worden en afval geminimaliseerd is (zie figuur 1).
7
De karakteristieken van de papierfabriek van gisteren, vandaag en morgen zijn weergegeven in figuur 1.
De papierindustrie van vandaag: •Toename van grondstofsoorten •Zijstromen worden omgezet in producten • Formatie van nieuwe waardeketens •Multi-product fabrieken
De papierindustrie van gisteren: •Lineair systeem • 1 product •Productie maximaliseren, afval minimaliseren •Afval is duur Figuur 1: De papierindustrie van gisteren, vandaag en morgen
2.3
Economische trends
Stijgende energiekosten 8
De papierindustrie van morgen: •Samenwerking met agro- en chemische industrie in de ontwikkeling en realisatie van economisch en technisch haalbare bioraffinageprocessen. •Omzetting agrogewassen en zijstromen in verschillende waardevolle chemicaliën, brandstoffen en materialen waaronder cellulose voor papier •Verdere toename van alternatieve grondstofsoorten
Grote stijgingen in energiekosten hebben een negatieve invloed op de concurrentiepositie van de Europese papierindustrie. Vezelgrondstoffen en energie, de belangrijkste en meest kostbare resources van de papier- en kartonindustrie, zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Het feit dat de Europese en nationale duurzaamheiddoelstellingen direct effect hebben op onze grondstofprijs en beschikbaarheid, maakt ons steeds bewuster van de waarde van onze grondstoffen, ook op de energiemarkt.
Tekort aan vezelgrondstoffen De verwachting is dat onze sector zal moeten concurreren met koolcentrales voor grondstoffen. Voor deze centrales zullen de prijzen van hout voor energie steeds aantrekkelijker worden vergeleken met de prijzen voor het kopen van kool en CO2 emissierechten.
Verschuivende productie- en consumptiepatronen De consumptie van vezelgrondstoffen voor papier zal de grootste stijging doormaken in Oost-Europa, China en andere Aziatische markten. Er wordt verwacht dat de groei in Noord-Amerika en Europa zal stagneren. Ook de productie verplaatst zich langzaamaan richting lagelonenlanden als China.
Veranderingen in aanbod van papier De verwachting is dat grafische papierproducten in kleinere hoeveelheden geproduceerd worden, maar een grotere verscheidenheid zullen kennen. Lichtgewicht papier voor kantoortoepassingen maakt het gebruik van minder grondstoffen mogelijk. De toevoer van verse vezels in de ‘recycled fibre loop’ voor grafisch papier zal essentieel blijven. Hiervoor zouden in plaats van hout deels alternatieve grondstoffen gebruikt kunnen worden Aan de andere kant neemt de productie van papier –en karton voor verpakkingen toe.
Op naar een Biobased Economy Als we een economisch systeem kunnen ontwikkelen dat gebaseerd is op hernieuwbare biologische grondstoffen, kan de planeet onze maatschappij blijven onderhouden. De ontwikkeling van dit systeem is in gang gezet met de Biobased Economy. Dit is een economie waarin bedrijven – nationaal en internationaal – non-food toepassingen vervaardigen uit groene grondstoffen, dat wil zeggen biomassa. Deze non-food toepassingen zijn bijvoorbeeld transportbrandstoffen, chemicaliën, materialen en energie. De bosbouw maakt, samen met de landbouw, het grootste deel uit van de hedendaagse Biobased Economy. Echter, andere sectoren raken steeds meer geïnteresseerd in deze biomassa. De papierindustrie heeft de kennis, logistiek en systemen in plaats om deze economie te ontwikkelen. Deze economische trends oefenen druk uit op de papierindustrie, maar zorgen ook voor potentiele waarde per eenheid oudpapier door de stijgende vraag naar producten uit rejecten van derde partijen. De waarde van zijstromen is daarom van groot belang voor de economische haalbaarheid van het papierproductieproces alsook de zoektocht naar alternatieve grondstoffen. 2.4
Ecologische trends
Klimaatverandering Het klimaat verandert onder invloed van natuurlijke factoren en, sinds het midden van de 20e eeuw, mede onder invloed van de mens via het versterkte broeikaseffect. Ook de papierindustrie draagt met haar productieproces bij aan de uitstoot van broeikasgassen.
9
Stijgende ecologische voetafdruk Daarnaast stijgt de ecologische voetafdruk van Nederland. Dit is een getal dat voor een bepaald jaar weergeeft hoeveel biologisch productieve grond- en wateroppervlakte een bepaalde bevolkingsgroep in dat jaar gebruikt om zijn consumptieniveau te kunnen handhaven en zijn afvalproductie te kunnen verwerken. De groeiende bevolking en toenemende industriële productie dragen bij aan een verhoogde belasting op de waterkwaliteit.
Ontkoppeling van economische groei en milieuvervuiling Gepaard met het toenemend milieubesef van de bevolking, is er een groeiende behoefte het ontkoppelen van milieuvervuiling en economische groei. Voor de papierindustrie betekent dit er meer aandacht komt voor schonere papierproductie, hergebruik van vezels en valorisatie van reststromen zodat er zo min mogelijk afval geproduceerd wordt.
2.5
Politiek/ wet -en regelgeving
De politieke omgeving bestaat uit wetten, overheden, actiegroepen die organisaties en individuen in de maatschappij beïnvloeden en beperken. De rol van de overheid is aan het veranderen. Overheden gedragen zich steeds marktgerichter, met een grotere nadruk op eigen verantwoordelijkheid. Duurzaamheid ligt prominenter in het verschiet van Europees beleid. Het gebruik van biologisch afbreekbare grondstoffen in verpakkingen wordt gestimuleerd en de kijk op afval is langzaamaan aan het veranderen van iets wat kosten met zich meebrengt, naar een grondstof met potentiële waarde.
Tegen 2020 streeft de Europese commissie naar… • • • • • • Figuur 2:
10
Markt en beleidsinitiatieven om efficiëntie bevorderende bedrijfsinvesteringen te stimuleren De juiste stimulansen voor burgers en overheidsdiensten om de meest grondstofefficiënte producten en diensten te kiezen Een grote verschuiving van belasting op arbeid naar milieubelasting Toenemend gebruik van biologisch afbreekbare verpakkingen Toenemend gebruik van biologisch afbreekbaar afval voor bio-energie en bioproducten Het beheer van afval als grondstof
3 Visie Papier en karton zijn biobased producten, gemaakt uit hernieuwbare grondstoffen. Innovaties hebben in de afgelopen decennia geleid tot significante besparingen in grondstof- en energiegebruik, en producten die optimaal zijn afgestemd op de behoefte van de klant en maatschappij. Papier en karton zijn dan ook ultieme voorbeelden van duurzame biobased producten. Echter ook deze producten staan aan de vooravond van grote veranderingen. Wanneer de papier- en kartonsector in de wereld met slinkende energie- en grondstofvoorraden wil overleven, zal zij grote stappen moeten zetten richting een nog duurzamere en efficiëntere grondstofbenutting. Vezelgrondstoffen en energie, de belangrijkste en meest kostbare resources van de papier- en kartonindustrie, zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Het feit dat de Europese en nationale duurzaamheiddoelstellingen direct effect hebben op onze grondstofprijs, maakt ons steeds bewuster van de waarde van onze grondstoffen, nu ook op de energiemarkt. Beschikbaarheid en prijs van zowel hout als gerecycled papier zullen in de toekomst sterker fluctueren en steeds meer afhankelijk zijn van geopolitieke ontwikkelingen. Naast een energiereductie, is vooral ook een transitie richting alternatieve grondstoffen en efficiënter materiaalverbruik noodzakelijk om de concurrentie met nieuwe biomassa-toepassingen te overleven. En om flexibel in te kunnen springen op de sterke volatiliteit van beschikbaarheid en prijs van grondstoffen. Maar vooral ook omdat juist papier en karton invulling kunnen geven aan de groeiende behoefte van de meer bewuste maatschappij voor groene duurzame producten. Het programma van Vezelgrondstoffen richt zich op het beschikbaar stellen van alternatieve grondstoffen, het realiseren van een maximale verwaarding van grondstoffen en efficiënte vezelbehandeling. Met bewuste grondstofkeuze en bewerking beïnvloeden we de benodigde energie om de grondstof te verwerken tot papierproducten. Daarnaast zijn vezelgrondstoffen onderdeel van een kort-cyclische CO2-kringloop. Hierdoor hebben we met bewuste grondstofkeuze, efficiënte bewerking en hergebruik, een significante invloed op het realiseren van een CO2-neutrale industrie. Grondstofvoorziening
Maximale verwaarding grondstoffen
Vezelgrondstoffen
11
4 Strategie Door onderzoek, ontwikkeling, innovatie/demonstratie, implementatie en consortiavorming proberen wij de visie te bewerkstelligen. Belangrijk hierbij is dat we dit vanuit het standpunt van de papierfabrieken doen, maar zeker zo belangrijk is de samenwerking met partijen buiten onze industrie. 4.1 Onderzoek en ontwikkeling Door haalbaarheidsstudies wordt de huidige stand van zaken in innovatieprojecten in kaart gebracht. Door middel van onderzoek en ontwikkeling in samenwerking met (inter)nationale onderzoeksinstituten, industriële partners en de Nederlandse papierfabrieken wordt ook de toepasbaarheid van nieuwe vezelgrondstoffen en technieken om zijstromen te valoriseren in kaart gebracht. Op deze manieren worden nieuwe technieken ontwikkeld en wordt er voor gezorgd dat de concurrentiepositie van de Nederlandse papierfabrieken verstevigd wordt. 4.2 Innovatie/demonstratie en implementatie Specifieke projecten binnen vezelgrondstoffen richten zich op alternatieve grondstoffen en reststroomvalorisatie, door nieuwe ontsluitingstechnieken te ontwikkelen. Projecten richten zich vanuit verschillende invalshoeken op reststroomvalorisatie door: Valorisatie van componenten uit afvalwater Omzetting van eigen (vaste) zijstromen tot grondstof voor andere industrieën Valorisatie van zijstromen uit andere industrieën en inzet ervan als grondstof in eigen industrie Daarnaast wordt de uitwisseling van nieuwe ideeën en ontwikkelingen bevorderd door platformbijeenkomsten en conferenties te organiseren. 4.3 Consortia Consortiavorming is een belangrijk onderdeel van het Vezelgrondstoffen programma. Huidige of voorziene consortia zijn sectoroverschrijdend. Er worden coalities gevormd met de chemische industrie, de agro-industrie, overheidsinstanties en kennisinstituten. Het doel van deze consortia is om kennis uit te wisselen en gezamenlijk tot innovaties te komen. Vooral op het gebied van alternatieve grondstoffen speelt consortiavorming een essentiële rol, omdat de reststroom van andere industrieën kan dienen als grondstof voor de papierindustrie.
Papierindustrie Agro-industrie
Chemische industrie
Overheid Kennisinstituten Energieindustrie
12
Afvalverwerkings -industrie
5 Thema’s en tijdsplanning Het programma Vezelgrondstoffen richt zich op het beschikbaar stellen van alternatieve grondstoffen, het realiseren van een maximale verwaarding van grondstoffen en efficiënte vezelbehandeling om de toekomst van de papierindustrie zeker te stellen. De roadmaps waarmee Vezelgrondstoffen invulling aan de visie geeft zijn: ‘Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen’ en ‘Reststroomvalorisatie’.
o
Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen Reststroomvalorisatie
Betaalbaar Beschikbaar Duurzaam >2020
o
2015
o
2012 o
5.1
Ontsluiting en inzet zijstromen van binnen en buiten onze industrie Externe verwaarding van niet-vezelfractie
Ontsluiten en ontwikkelen van alternatieve vezelgewassen Interne verwaarding van niet-vezelfractie (‘Productie zonder afval’)
Inzet zijstromen van binnen en buiten onze industrie Onderzoek valorisatie niet-vezelfractie (water, slib & reject)
Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen
Inzet zijstromen van binnen en buiten onze industrie In de Biobased Economy wordt een groot deel van de huidige fossiele producten en energiebronnen vervangen door biobased producten. Vooral lignocellulose is populair, hetgeen we reeds ervaren in een toenemende prijsvolatiliteit en afnemende beschikbaarheid van de huidige grondstoffen. Door alternatieve grondstoffen voor hout te vinden voor de productie van papier en karton, en de waardevolle componenten hiervan gezamenlijk met andere sectoren te benutten, worden we flexibeler in de grondstofvoorziening en kunnen alle sectoren efficiënter met schaarse grondstoffen omgaan.
Ontsluiting en inzet zijstromen van binnen en buiten onze industrie 13
Diverse agroreststromen (appelpulp, citruspulp, uienschillen, aardappelschillen, bietenwortels, bierborstel, ontinktingsslib, primair slib, betacal en zaagsel zijn op hun toepasbaarheid binnen de papierproductie getest. Vezels worden mechanisch behandeld en eveneens worden geavanceerde technologieën voor isolatie ontwikkeld. Het inmengen van mechanische ontsloten vezels uit agroreststromen is nu al mogelijk. De kwaliteit van de vezels is echter laag, en hoogstens geschikt voor het (deels) inmengen in ongebleekte producten uit gerecycled papier.
Ontsluiten en ontwikkelen van alternatieve vezelgewassen Vervanging van houtgebaseerde cellulosevezels vraagt om ontwikkeling van ontsluitingstechnologieën. Kansrijke projecten zijn ‘Lignocellulose als grondstof’ en ‘Organosolv’, waarmee lignocellulose wordt gescheiden in cellulose, lignine en hemicellulose. Verschillende agroreststromen (gras, koolzaadstro, dederstro, maïsstengels, en tarwestro) zijn met het organosolv proces ontsloten. Omzetten van de vrijgekomen hemicellulose en ligninefracties in chemicaliën, wordt qua haalbaarheid i.s.m. de chemiesector verder uitgezocht (APC). Deze initiatieven, in samenwerking met de agro- en chemie-sector, moeten hoogwaardige cellulose opleveren. Uiteindelijk zullen ze moeten leiden tot een grote Bioraffinage-installatie (>1 Mton grondstof), die o.a. zuivere cellulosepulp voor papier en karton produceert. Beoogde ontwikkeltijd is 5 tot 10 jaar. 5.2
Reststroomvalorisatie
Onderzoek valorisatie niet-vezelfractie Papier- en kartonfabrieken laten nog grote hoeveelheden reststromen tegen hoge kosten afvoeren. Deze stromen bevatten nog regelmatig waardevolle componenten voor andere bedrijven of industrieën. De energiewaarde alsook nog aanwezige waardevolle vezels worden al steeds beter benut. Maar we kunnen nog veel verder! Door slibstromen van de papierindustrie om te zetten in bouwstenen voor de chemische industrie, verkrijgen we alternatieven voor de huidige fossiele grondstoffen. Dit kan uiteindelijk zelfs leiden tot het bewust afscheiden van vezelfracties die elders een hogere waarde vertegenwoordigen, zodat tevens een efficiënter papierproductieproces wordt verkregen.
Externe verwaarding van niet-vezelfractie De mogelijkheden voor de productie van bouwstenen voor bioplastics uit slibstromen van de papierindustrie wordt onderzocht (MIDAS). Binnen BIOCAB-BioSyn worden nieuwe chemische bouwstenen verkregen uit slib met een open cultures fermentatie. In Ecotarget is een technologie ontwikkeld om waardevolle vezels terug te winnen uit reject. En in het Durest project zijn de juridische voorwaarden in kaart gebracht om afvalstromen te hergebruiken. De uitwisseling van reststromen tussen fabrieken binnen de industrie en vergisting van reststromen vindt inmiddels plaats. Vergisting tot biogas is ook technologisch mogelijk. Optimalisatie in vergisting en subsidies op duurzame energie zijn op dit moment echter nodig om dit economisch haalbaar te maken.
Interne verwaarding van niet-vezelfractie Met de vele initiatieven om grondstoffen en reststromen te valoriseren, stevenen we uiteindelijk af op een toekomst met Multiproduct Papierfabrieken en daarmee een productie zonder afval.
14
6 Beoogde innovaties 6.1 Nieuwe vezels uit nieuwe bronnen Doordat de Europese ondersteuning van de agribusiness in Noord-Nederland afgebouwd zal worden tot en met 2013, zal er meer waarde uit landbouwproducten gehaald moeten worden. Door zich te richten op coproductie en samenwerking, kan de agribusiness een maximale toegevoegde waarde per hectare verkrijgen. Daarnaast wordt er een nieuwe afzetmarkt voor de agribusiness gecreëerd bij de productie van biobased producten uit hun lignocellulose-houdende zijstromen. Hier vormt de mogelijke samenwerking met de papier- en kartonindustrie een enorme kans voor beide sectoren. Voor de land- en tuinbouw betekent gebruik van hun reststromen door de papier- en kartonfabrieken, een verwaarding van een Door de ontwikkeling van de biobased business en de extra afzet voor agribusiness, zal er verder meer werkgelegenheid en welvaart in (Noord-)Nederland komen. Diverse (agro)zijstromen (bierborstel, bietenperspulp, tomatenstengels, slib) zijn op hun toepasbaarheid binnen de papierproductie getest. Vezels worden mechanisch behandeld en eveneens worden geavanceerde technologieën voor isolatie ontwikkeld. Daarnaast wordt onderzocht of zijstromen, welke vrijkomen bij de papierproductie, elders ingezet kunnen worden of kunnen worden omgezet in groene chemicaliën.
6.2
Reststroomvalorisatie
De papierindustrie kenmerkt zich door diverse maatregelen en technologieën om ongewenste, schadelijke of storende componenten in de grondstoffen te verwijderen of onschadelijk te maken. In de wereld van toenemende schaarste zal echter een transitie in denken moeten plaatsvinden: de waarde van afwijkende componenten identificeren, isoleren en valoriseren. Dit zal leiden tot een scala aan hoogwaardige producten uit de huidige grondstoffen: een betere concurrentiepositie voor de papierfabrieken en een efficiëntere benutting van grondstoffen. Tijdens het pulpen van grondstoffen, lossen bepaalde organische componenten op in het proceswater. Bacteriële activiteit veroorzaakt geuroverlast, stilstand, verlies van grondstof en een ongesloten waterkringloop. Componenten verdwijnen uiteindelijk via het afvalwater of de waterverdamping. Het (vroegtijdig)isoleren en valoriseren van deze componenten leidt tot een duurzamere grondstofbenutting, een efficiënter productieproces, en een hogere kwaliteit product. De isolatie van chemicaliën uit proceswater is technisch mogelijk. Technologieën hiervoor worden in andere sectoren breed toegepast en geoptimaliseerd. De uitdaging ligt in het economisch haalbaar krijgen van de concepten. De concentraties in het proceswater zijn laag en isolatietechnieken zijn gevoelig voor vervuiling. De focus richt zich dan ook op goedkope
15
isolatietechnieken met een voorzuivering. Naar verwachting zullen de eerste concepten binnen 3 jaar geïmplementeerd worden.
16
7 Doelgroepen Dit onderdeel van het Transitiehuis heeft als doelgroep alle nodige partijen voor het gebruik van vezels van alternatieve vezelbronnen, en het verwaarden van reststromen uit de papier- en kartonindustrie. Dit houdt concreet gezien in
17
De papier- en kartonfabrieken - procestechnologen voor kennis over het proces en eisen aan grondstoffen, marketing en directeuren voor het erkennen van de kansen op gebied van imago/marketing en duurzaamheid bij gebruik van alternatieve vezels en verwaarden van reststromen. R&D gerichte kleine technologiebedrijven – leveren de nodige kennis voor het ontwikkelen van technologieën voor het ontsluiten van alternatieve vezels en omzetten van organische stoffen uit de reststromen van de fabrieken in hoogwaardige producten. Land/tuinbouw – Leveren kennis over hun reststromen die alternatieve vezelbronnen kunnen zijn. Waterschappen – Samenwerking op gebied van verwaarden van de stoffen die proceswater bevat.
8 Business cases Binnen het Transitiehuis zijn verscheidene projecten opgestart om invulling te geven aan de beoogde gebruik van vezels uit alternatieve vezelbronnen (zie Tabel 1) en verwaarden van papier- en kartonproductiereststromen (zie Tabel 2). Deze technologieën worden op hun technische haalbaarheid getest. In vervolgprojecten zullen deze technologieën op grotere schaal worden opgevoerd, waarmee meer duidelijkheid in zicht komt over de business cases. De Nederlandse papier- en kartonfabrieken zullen daardoor in staat zijn om de technologieën uit te kiezen die voor hun het meest waardevol zal zijn, om deze verder door te ontwikkelen en daarmee hun concurrentiepositie te versterken.
Tabel 1: Overzicht projecten op gebied van gebruik van vezels uit alternatieve vezelbronnen
Projectnaam Lignocellulose als grondstof
Samenvatting Dit project biedt de stakeholders in het agro-papier en chemische industrie inzicht in de technologische voorwaarden voor een efficiënte verwaarding van lignocellulose grondstoffen. Hiermee kunnen stakeholders besluiten om over te gaan tot het verder in de praktijk exploreren van technologische voorwaarden en risico’s. Het project staat daarmee aan de basis van een potentieel zeer significante nieuwe, sectoroverschrijdende duurzame productieketen voor de Nederlandse economie.
Biofib
De mogelijkheden van het gebruik van het vezeldeel van reststromen uit de agro- en tuinbouw worden onderzocht. Sommige stromen zoals tomatenstengels zijn veelbelovend. Op basis van de proeven zijn er al fabrieken die besloten hebben zelf met deze nieuwe vezelbron verder te gaan. Om de vezels te kunnen gebruiken van alternatieve vezelbronnen, moeten de vezels ontsloten kunnen worden zodat zij aan de eisen van het papierproductieproces kunnen voldoen. De traditionele processen die worden ingezet bij gebruik van vezels uit hout of oud papier, zijn hier minder voor geschikt. In dit project wordt gekeken naar alternatieve methoden om de vezels te ontsluiten. Vanwege de seizoen gebondenheid en verspreiding van aanbieder van reststromen van land- en tuinbouw, moet de opslag en logistiek bij gebruik van deze reststromen worden onderzocht. Dit project geeft een overzicht van waar op gelet dient te worden bij deze aspecten.
Organosolv
Opslag en logistiek
Tabel 2: Overzicht projecten op gebied van verwaarden van reststromen in de papier- en kartonfabrieken
Projectnaam Waterwaarde
18
Samenvatting Voor de productie van PHA uit de organische stoffen van proceswater, wordt het gebruik van bacteriën onderzocht in het project ‘Waterwaarde’. Het project geeft aan dat op lab schaal het mogelijk is om PHA uit het proceswater te halen. De volgende stap zal het opschalen van dit proces zijn.
Midas
19
Productie van melkzuur uit cellulosehoudende zijstromen. Dit moet een business case vormen voor de verwerking van cellulosehoudende zijstromen uit de papier- en kartonindustrie.
9 Bijdrage aan de doelstellingen van de energietransitie
Doel: Ambitie
Prestatiegebied Actielijnen
20
Samenwerking met andere industrieën op het vlak van efficiënter en alternatief materiaalgebruik in bioraffinage concepten (focus op vezels) 15 % energiebesparing in de keten Onderscheidend vermogen opbouwen door koploper te zijn in het verder inrichten van de Biobased Economy Duurzaamheid: energie & materialen Innovatie: producten en diensten met hoge toegevoegde waarde Garantstelling (alternatieve) grondstofbeschikbaarheid Efficiente benutting en optimale valorisatie van materialen (inclusief reststromen)
10 Communicatie De uitkomsten van de projecten worden gecommuniceerd naar de papier- en kartonfabrieken via de volgende vergaderingen:
21
Vier keer per jaar Vezelgrondstoffenvergaderingen Vier keer per jaar Waterplatform Nieuwsbrief Website KCPK/Bumaga BV
11 Literatuur en feiten
22
PWC (),Global Trends in the Forest Products Sector Pory (2007), Pulp Industry Trends – Implications for Metso IEA Bioenergy (2009), Annual Report 2009 Stewart (2011), Clash of the titans Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit (2007), “De keten sluiten” The State of the paper industry (2011), Steps towards an environmental vision Honnold V. (2009), Developments in the sourcing of raw materials for the production of paper
