Energie en klimaat
Voordelen: Lagere investering, beter gebruik van grondstoffen
Procesintensificatie versterkt concurrentiekracht ‘Het is natuurlijk geen Haarlemmerolie’, zegt Henk van den Berg, hoogleraar Fabrieksontwerp aan de Universiteit Twente, ‘maar procesintensificatie is een belangrijke impuls voor vernieuwing in de chemische industrie. Onze ervaringen laten zien dat bedrijven zich meer en meer bewust worden van de potentie van procesintensificatie.’ Joost van Kasteren
‘P
rocesintensificatie is nodig om de concurrentiekracht van de chemische industrie te versterken’, stelt Nelo Emerencia van de VNCI. ‘In juni 2009 verscheen het eindrapport van de High Level Group on Chemicals. Daarin wordt geconstateerd dat permanente vernieuwing essentieel is als Europa zijn nummer één positie wil behouden. Bovendien staat de chemische industrie voor de maatschappelijke uitdaging om zowel energie als grondstof-
fen veel efficiënter te gebruiken. Ook de Nederlandse Regiegroep Chemie heeft een vergelijkbare doelstelling: verdubbeling van de bijdrage van de chemische industrie aan het Bruto Binnenlands Product en halvering van de footprint in termen van grondstoffen, energie en ruimtegebruik.’ Procesintensificatie omvat een wezenlijke verandering - een paradigm shift - in de procestechnologie. Kort door de bocht geformuleerd, ga je bij toepassing van
nieuwe verbeterde technologie (meestal kleinere apparaten) en bij processynthese bij het ontwerpen van een proces, niet alleen uit van een aaneenschakeling van conventionele standaardbewerkingen (unit operations). Je blijft juist langer denken in functies die vervuld moeten worden om het uiteindelijke product te verkrijgen. Op die manier kun je nieuwe combinaties zoeken, die voordelen bieden (vaak meer dan een factor twee) op het gebied
van efficiency, kwaliteit, kosten en veiligheid. Frank van der Pas van AgentschapNL (het voormalige SenterNovem): ‘De voordelen voor het chemiebedrijf zijn onder meer een betere benutting van grondstoffen, minder bijproducten, een lager energieverbruik per ton product en lagere investeringskosten.’
Snelle doorlichting
In 2007 heeft de VNCI haar leden opgeroepen om mee te doen aan de PI-Quickscan, een snelle doorlichting van processen door medewerkers van het bedrijf, samen met PI-experts. Sinds de eerste oproep van de VNCI in 2007 zijn er 45 PI-Quickscans uitgevoerd bij ongeveer 40 bedrijven. Het team van experts bestaat uit Andrzej Stankiewicz, e maart 2010 Chemie magazine 23
Energie en klimaat
‘Heel verfrissend dat een buitenstaander jouw proces bekijkt’
Bart Drinkenburg, Henk Akse en Henk van den Berg. Een dergelijke quickscan bestaat uit drie sessies: een intake waarbij de medewerkers van het bedrijf samen met het PI-expertteam bespreken wat procesintensificatie inhoudt en welk deel van het proces zich leent voor verdergaande analyse. In de tweede sessie wordt het geselecteerde proces diepgaand geanalyseerd door de staf van het bedrijf met input van twee experts. In de derde sessie wordt tenslotte het management rapport dat een van de experts heeft opgesteld, besproken en zo nodig aangepast en vastgesteld.
‘Uit de evaluatie blijkt’, aldus Van der Pas, ‘dat de quickscan een positief effect heeft. Om te beginnen ervaren de bedrijven het als heel verfrissend dat hun proces door de ogen van een buitenstaander wordt bekeken. Ook de systematische manier waarop dat gebeurt, spreekt aan. Inmiddels hebben we de aanpak op grond van onze eigen ervaringen aangepast, waardoor we de beperkte tijd nog effectiever benutten.’
Road map
‘Wel moet ik waarschuwen voor overtrokken verwachtingen’, voegt hoogleraar Henk van den
Berg er aan toe. Hij werd als een van de experts ingezet en evalueerde samen met Henk Akse en Andrzej Stankiewicz. Twee jaar geleden, in maart 2008, verscheen een door bedrijven en kennisinstellingen opgestelde road map, waarin voor verschillende sectoren binnen de procesindustrie stond wat de voordelen kunnen zijn van procesintensificatie en welke acties nodig zijn om de aanpak te implementeren. Voor de petrochemie en bulkchemie bestonden de voordelen uit een betere energiebenutting, oplopend tot 20 procent verbetering. In de sector fijnchemie en farma, kan
Actieplan procesintensificatie
O
m de invoering van procesintensificatie in de Nederlandse chemische industrie te versnellen, verscheen in mei 2008 het Actieplan Procesintensificatie (APPI). Het plan omvat een onderzoeksprogramma langs elf lijnen. Voor vier daarvan zijn consortia gevormd van kennisinstellingen en bedrijven en is een budget beschikbaar van 14 miljoen euro. De helft van dat bedrag is afkomstig van het Ministerie van Economische Zaken; de
andere helft komt van bedrijven en kennisinstellingen, zowel in cash als in kind, dat wil zeggen personeel en faciliteiten. De geselecteerde onderzoekslijnen richten zich onder meer op het gebruik van alternatieve energietoevoer naar processen (microgolven, ultrageluid, schokgolven); transportgelimiteerde processen en de ontwikkeling van gereedschappen voor het analyseren van processen. De organisatie van het onderzoek wordt onderge-
bracht bij een nieuw op te richten Institute for Sustainable Process Technology (ISPT), waarin ook het al langer bestaande DSTI (Dutch Separation Technology Institute) opgaat. p
Meer informatie: http://dsti.nl/appi
procesintensificatie de efficiency van grondstofgebruik (en dus minder afval) verbeteren met 20 tot 50 procent.
Microreactor
De road map werd verluchtigd met een aantal voorbeelden van procesintensificatie, waaronder de Higee, ofwel de High Gravity Rotating Packed Bed als alternatief voor een absorptiekolom. In zo’n reactor kan het eindproduct van een chemische reactie snel worden verwijderd, om te voorkomen dat het uiteenvalt. Voordelen zijn een vermindering van de omvang van de installatie met een factor 40, een verlaging van de hoeveelheden afvalwater en bijproducten met een derde en een verhoging van de opbrengst met 15 procent. Een ander icoon van procesintensificatie is de microreactor, die voorzien is van tientallen microkanaaltjes voor de aanvoer van grondstoffen en de afvoer van producten en bijproducten en van reactiewarmte. Voordelen ten opzichte van de geroerde tank zijn onder meer een tien- tot duizendvoudig geringer volume, een 20 procent hogere selectiviteit en dus minder bijproducten en – niet te versmaden – een continu in plaats van een batchproces. ‘Wat betreft kennisoverdracht is er een belangrijke rol weggelegd e maart 2010 Chemie magazine 25
Energie en klimaat
‘Om onze concurrentiepositie te versterken, moeten we technologisch een sprong voorwaarts maken’ voor het in 1997 opgerichte Nederlands Kennisnetwerk Procesintensificatie, het PIN-NL, en het European Process Intensification Centre ofwel Europic’, zegt Van der Pas. Laatstgenoemd centrum, met hoofdkantoor in Delft, is in 2008 opgericht door een aantal chemische en farma-
ceutische bedrijven, waaronder Shell, DSM, Akzo, Bayer en BASF. Het beschikt - naar eigen zeggen - over de grootste databank ter wereld op het gebied van procesintensificatie, onderverdeeld naar literatuur, onderzoeksgroepen, octrooien, leveranciers en toepassingen.
Eerste aanzet
’Beschikbaarheid van gegevens is bijzonder nuttig, maar niet voldoende’, bevestigt Van den Berg desgevraagd. ‘De kennis moet ook landen bij bedrijven en ze moeten er iets mee gaan doen. Dat gaat niet vanzelf. Procestechnologen binnen een
PI-scan dwingt tot zelfreflectie
D
e methodiek van de PI-Quickscan was voor ons een eye-opener, zegt Wouter Hoek, procestechnoloog bij LyondellBasell op de Maasvlakte. ‘De methodiek dwingt je om gestructureerd en kritisch naar je eigen processen te kijken, helpt je om de inefficiënties in kaart te brengen en het relatieve belang ervan te beoordelen. We zijn dan ook zeer positief over de opzet, vooral nadat we de exercitie nóg een keer hadden gedaan, maar dan met onze eigen experts.’ Die laatste opmerking houdt impliciet een relativering in van de rol van de experts. Frits Hesselink, eveneens als technoloog werkzaam bij LyondellBasell: ‘Zonder de deskundigheid van de experts in twijfel te trekken, moet je wel vaststellen dat jijzelf je eigen proces het beste kent. Zij fungeren vooral als klankbord. De PI-Quickscan dwingt je om hardop na te denken over mogelijke verbeteringen en de experts reageren vanuit hun deskundigheid.’ De resultaten van de Quickscan waren voor LyondellBasell aanleiding om een verdiepingsscan uit te voeren voor een specifiek deelproces. Wouter Hoek: ‘Ook hiervoor geldt dat je in het algemeen zelf het beste weet waar het aan schort en hoe je dat kunt oplossen. Dat neemt niet weg dat het erg prettig is als mensen met verstand van zaken kritisch en constructief met je meedenken en alternatieve oplossingen aan-
dragen. Zelfs één ‘hit’ maakt een scan al tot een succes.’ De verdiepende scan is inmiddels vrijwel afgerond en zal, aldus Hesselink, uitmonden in een voorstel om de efficiëntie van het betreffende proces te verbeteren. ‘De kans dat het voorstel ook wordt uitgevoerd is erg groot’, zegt hij. ‘In ons bedrijf is iedereen, ook het management, sterk gemotiveerd om de efficiëntie van onze processen te verbeteren en zo de kosten te verlagen en de voetafdruk te verkleinen. Die betrokkenheid van het management moet je wel hebben, want anders verdwijnen je plannen ergens onderin de kast.’ Gevraagd naar eventuele verbeteringen van de PI-scan wijzen Hesselink en Hoek erop dat het databestand met PI-technieken, waaruit zowel experts als bedrijven kunnen putten, nog tamelijk abstract is. Hesselink: ‘Je zou de informatie wat toegankelijker moeten maken voor mensen uit de praktijk. Bijvoorbeeld door bij elke technologie aan te geven waar die wel en niet geschikt voor is.’ In het verlengde daarvan heeft Hoek nog een suggestie, namelijk om de PI-technieken te koppelen aan leveranciers. ‘Als een bedrijf een bepaalde technologische verbetering overweegt, kan het gericht een MKB-bedrijf benaderen dat deze technologie kan leveren”. p
bedrijf worden in beslag genomen door dagelijkse beslommeringen en hebben niet altijd de tijd en de energie om zich op de hoogte te stellen van de nieuwste ontwikkelingen in de wetenschap. Zeker niet als onduidelijk is of die nieuwe ontwikkelingen relevant zijn voor hun proces. Je moet dus activiteiten organiseren om die kenniskloof te overbruggen. Cursussen en symposia bijvoorbeeld, maar ook de quickscan die we bij een aantal bedrijven hebben uitgevoerd, maken duidelijk wat de merites van procesintensificatie kunnen zijn voor de processen waar je dagelijks mee bezig bent.’ De quickscan is nog maar een eerste aanzet. Blijkt procesintensificatie inderdaad perspectieven te bieden, dan is het mogelijk om een Tweede Fase ofwel Verdiepingsscan uit te voeren, voor een deel gefinancierd door AgentschapNL. Daarvoor is inmiddels een methodiek ontwikkeld, vastgelegd in een aantal modules, waarbij samen met de experts een sectie of proces diepgaander wordt geanalyseerd en een lijst van de meest veelbelovende PI-technologieën wordt gemaakt. Aan het eind van deze Tweede Fase, die meerdere bijeenkomsten telt, moet er een concept flowdiagram liggen, een schatting van de kosten, een business case en een lijst met potentiële leveranciers. Als het tot een projectvoorstel komt, is de volgende vraag natuurlijk of het wordt uitgevoerd. Het gaat om een relatief nieuwe technologie met deels onbekende risico’s. Durven bedrijven daar wel in te investeren en zo ja, durven de banken er geld in te steken? Nelo Emerencia van de VNCI: ‘Om onze concurrentiepositie te behouden en te versterken moeten we technologisch een sprong voorwaarts maken. Aan de andere kant zijn bedrijven en banken huiverig om te investeren in nieuwe technologie. Zelfs al heb je je investering er binnen twee, drie jaar uit, zoals vaak het geval is bij procesintensificatie.’ p
maart 2010 Chemie magazine 27
