Zwavelzuur maakt suikers los uit stengels

Met zwavelzuur zijn suikers te winnen uit hout of houtige afvalproducten, zoals rietstengels. TNO onderhandelt al met Braziliaanse en Scandinavische bedrijven.

Michiel van Nieuwstadt

Geconcentreerd zwavelzuur is te gebruiken om alcohol te winnen uit bomen of rietstengels die overblijven bij de productie van rietsuiker. TNO onderhandelt met een Braziliaans bedrijf over een investering van drie miljoen euro in de verdere ontwikkeling van dit proces, waarbij zwavelzuur de suikers losmaakt uit de cellulose. Volgens projectleider Johan van Groenestijn heeft ook een Scandinavisch bedrijf belangstelling om te investeren in het gebruik van zwavelzuur bij alcoholproductie. Namen wil hij nog niet noemen.

Productie van alcohol (ethanol) staat in de belangstelling, omdat het geen fossiele brandstof is, maar wordt gewonnen uit landbouwgewassen als suikerriet, maïs of bieten. De milieuvriendelijkheid van alcohol als brandstof is niettemin discutabel, omdat er nogal wat (fossiele) brandstof nodig is voor het kweken van de gewassen (kunstmest, tractoren, pesticiden) en het winnen van de alcohol. Critici vrezen bovendien dat het in gebruik nemen van suikerrietplantages voor brandstofproductie – vorige week nog gepropageerd door de presidenten van Brazilië en de VS – ten koste zal gaan van de voedselproductie en natuurgebieden als de Amazone.

Alcohol winnen uit afvalproducten verdient de voorkeur boven de winning uit maïs of rietsuiker, omdat dit niet direct concurreert met de voedselvoorziening. „De bijdrage aan de reductie van de CO2-uitstoot pakt ook gunstig uit”, zegt Van Groenestijn van TNO. „De afvalproducten van suikerriet worden nu in ovens verbrand. Dat is inefficiënt.”

Alcohol winnen uit suikerrietstengels of boomsstammen kan ook met andere middelen dan zwavelzuur. Alcoholproducent Nedalco gaat in Sas van Gent een fabriek bouwen waar met behulp van genetisch gemodificeerd bakkersgist alcohol wordt gemaakt maken uit tarwe.

Daarnaast worden vaak enzymen ingezet om cellulose in plantenvezels om te zetten in glucose. „Deze enzymen zijn duur”, zegt Van Groenestijn. „En je kunt er niet alle houtachtige materialen mee afbreken. Zo is het zachte hout van naaldbomen een probleem. Zwavelzuur is een alleseter, waarmee je alle hout te lijf kunt.”

Het gebruik van zwavelzuur om suikers los te maken uit cellulose is niet nieuw. Van Groenestijn: „In de analytische chemie is het een bekende methode om in hout, gras en stro het gehalte te bepalen aan suikers als glucose of xylose. Die suikers kun je in principe gebruiken door ze met een gist om te zetten in alcohol, maar ze drijven in een plas zwavelzuur.”

Met Wageningen Universiteit en ingenieursbureau Techno Invent heeft TNO dat probleem ondervangen met processtappen waarop intussen drie octrooien zijn aangevraagd.

Het blijkt mogelijk het mengsel van zwavelzuur en suikers door een membraan te spoelen dat alleen negatief geladen sulfaatmoleculen doorlaat. „Met die stap verwijderen we driekwart van het zwavelzuur”, zegt Van Groenestijn. „Er is een grens aan de sulfaatconcentratie die gist kan verdragen.” Om de aanpak commercieel interessant te maken zal het membraanoppervlak dat nodig is om het zwavelzuur te verwijderen moeten worden teruggebracht.

Nadat door de gist geproduceerde alcohol is gedestilleerd resteert de zuivering van het mengsel. Daarvoor zet TNO bacteriën in die nu al in de afvalwaterzuivering worden gebruikt. Nieuw is dat het waterstofsulfide dat sommige van deze bacteriën produceren wordt afgevangen en weer omgezet in zwavelzuur. Dat is opnieuw te gebruiken.” Daarvoor gebruikt TNO een vacuümstripper, een soort torentje waarin het opgeloste waterstofsulfide door stoom wordt verhit en verwijderd. Net als de membranen moet de vacuümstripper nog efficiënter worden. Voor de verdere ontwikkeling is het geld van de buitenlandse bedrijven nodig.