Search

The emerging biobased economy is causing shifts from mineral fossil oil based resources towards renewable resources. Because of market mechanisms, current and new industries utilising renewable commodities, will attempt to secure their supply of resources. Cellulose is among these commodities, where large scale competition can be expected and already is observed for the traditional industries such as the paper industry. Cellulose and lignocellulosic raw materials (like wood and non-wood fibre crops) are being utilised in many industrial sectors. Due to the initiated transition towards biobased economy, these raw materials are intensively investigated also for new applications such as 2nd generation biofuels and 'green' chemicals and materials production (Clark, 2007; Lange, 2007; Petrus & Noordermeer, 2006; Ragauskas et al., 2006; Regalbuto, 2009). As lignocellulosic raw materials are available in variable quantities and qualities, unnecessary competition can be avoided via the choice of suitable raw materials for a target application. For example, utilisation of cellulose as carbohydrate source for ethanol production (Kabir Kazi et al., 2010) avoids the discussed competition with easier digestible carbohydrates (sugars, starch) deprived from the food supply chain. Also for cellulose use as a biopolymer several different competing markets can be distinguished. It is clear that these applications and markets will be influenced by large volume shifts. The world will have to reckon with the increase of competition and feedstock shortage (land use/biodiversity) (van Dam, de Klerk-Engels, Struik, & Rabbinge, 2005). It is of interest - in the context of sustainable development of the bioeconomy - to categorize the already available and emerging lignocellulosic resources in a matrix structure. When composing such "cellulose resource matrix" attention should be given to the quality aspects as well as to the available quantities and practical possibilities of processing the feedstock and the performance in the end-application. The cellulose resource matrix should become a practical tool for stakeholders to make choices regarding raw materials, process or market. Although there is a vast amount of scientific and economic information available on cellulose and lignocellulosic resources, the accessibility for the interested layman or entrepreneur is very difficult and the relevance of the numerous details in the larger context is limited. Translation of science to practical accessible information with modern data management and data integration tools is a challenge. Therefore, a detailed matrix structure was composed in which the different elements or entries of the matrix were identified and a tentative rough set up was made. The inventory includes current commodities and new cellulose containing and raw materials as well as exotic sources and specialties. Important chemical and physical properties of the different raw materials were identified for the use in processes and products. When available, the market data such as price and availability were recorded. Established and innovative cellulose extraction and refining processes were reviewed. The demands on the raw material for suitable processing were collected. Processing parameters known to affect the cellulose properties were listed. Current and expected emerging markets were surveyed as well as their different demands on cellulose raw materials and processes. The setting up of the cellulose matrix as a practical tool requires two steps Firstly, the reduction of the needed data by clustering of the characteristics of raw materials, processes and markets and secondly, the building of a database that can provide the answers to the questions from stakeholders with an indicative character. This paper describes the steps taken to achieve the defined clusters of most relevant and characteristic properties. These data can be expanded where required. More detailed specification can be obtained from the background literature and handbooks. Where gaps of information are identified, the research questions can be defined that will require further investigation. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

This perspective presents an estimation of the future demand for biomass of the chemical industry in Europe, provided that naphtha, the present feedstock of the petrochemical industry, is fully replaced by biomass. Data are based on the Eurostat data on manufactured goods for EU27 in 2007. Two different strategies of biomass application are studied: (i) biomass is used to produce the six platform chemicals that presently form the basis of the petrochemical industry, which would allow the subsequent production of all chemicals that are presently produced in the existing infrastructure, and (ii) the chemical functionality present in the various constituents of biomass is used to produce directly the functionalized molecules that are presently produced via the platform chemicals. Not only is the use of carbohydrates and lignin taken into account, also the use of biomass components, such as proteins and natural oils, is considered. It is shown that the second approach will require less biomass (and thus land) than the first approach and that the application of biorefinery technologies, in order to separate the biomass in its different constituents, which can subsequently be used to produce the functionalized molecules, can even further diminish the demand for land. Furthermore it is concluded that production of chemicals from biomass is more beneficial that production of transportation fuels or electricity

Deze driedelige serie geeft een overzicht van de mogelijkheden van biocomposieten. Het drieluik omvat een overzicht van de beschikbaarheid, prijzen, technische eigenschappen, verwerkingskenmerken en leveranciers van natuurlijke vezels en bioharsen, en gaat in op recente ontwikkelingen en belangrke spelers op het gebied van biocomposieten. Deze artikelenreeks is gebaseerd op een publicatie die is ontstaan op initiatief van DPI Value Centre in samenwerking met Wageningen UR-FBR en VKCN. Zij wilden geïnteresseerde ondernemers meer inzicht geven in de mogelijkheden en onmogelijkheden van biocomposieten. In dit eerste deel kijken we naar de stand van zaken met betrekking tot kunststofcomposieten in Nederland en hoe biocomposieten daarin een rol spelen. In deel twee bespreken we de stand van zaken in Nederland rond (bio) composieten en richten we ons op natuurlijke vezels en bioharsen. In het laatste deel komen recente ontwikkelingen rond biocomposieten voorbij en kijken we naar verwachtingen voor de toekomst.

Green seaweed Ulva lactuca harvested from the North Sea near Zeeland (The Netherlands) was characterized as feedstock for acetone, ethanol and ethanol fermentation. Solubilization of over 90% of sugars was achieved by hot-water treatment followed by hydrolysis using commercial cellulases. A hydrolysate was used for the production of acetone, butanol and ethanol (ABE) by Clostridium acetobutylicum and Clostridium beijerinckii. Hydrolysate-based media were fermentable without nutrient supplementation. C. beijerinckii utilized all sugars in the hydrolysate and produced ABE at high yields (0.35 g ABE/g sugar consumed), while C. acetobutylicum produced mostly organic acids (acetic and butyric acids). These results demonstrate the great potential of U. lactuca as feedstock for fermentation. Interestingly, in control cultures of C. beijerinckii on rhamnose and glucose, 1,2 propanediol was the main fermentation product (9.7 g/L).

Deze driedelige serie geeft een overzicht van de mogelijkkheden van biocomposieten. Het drieluik omvat een overzicht van de beschikbaarheid, prijzen, technische eigenschappen, verwerkingskenmerken en leveranciers van natuurlijke vezels en bioharsen, en gaat in op recente ontwikkelingen en belangrijke spelers op het gebied van biocomposieten. Deze artikelenreeks is gebaseerd op een publicatie die is ontstaan op initiatief van DPI Value Centre in samenwerking met Wageningen UR-FBR en VKCN. Zij wilden geïnteresseerde ondernemers meer inzicht geven in de mogelijkheden en onmogelijkheden van biocomposieten. In dit eerste deel kijken we naar de stand van zaken met betrekking tot kunststofcomposieten in Nederland en hoe biocomposieten daarin een rol spelen. In deel twee bespreken we de stand van zaken in Nederland rond (bio) composieten en richten we ons op natuurlijke vezels en bioharsen. In het laatste deel komen recente ontwikkelingen rond biocomposieten voorbij en kijken we naar verwachtingen voor de toekomst.

The modern biorefinery concept is aimed at the elaboration of sustainable processes with the most profitable utilization of all biomass products obtained at the technological cycle. Lignin separated as by-product in the lignocellulosic chemical processing is recognized as an important component of polymer systems. The presence of sterically hindered phenolic hydroxyl groups in the lignin macromolecule opens the possibility of its application as antioxidant for composites, e.g. polyurethanes (PU), which are considered as one of the most versatile polymeric materials. In the present work, the object of investigations was lignin obtained as a product, so-called BIOLIGNIN™, of wheat straw organosolv processing for pulp and fuel ethanol production (CIMV pilot plant, France). However, heterogeneity of the lignin obtained negatively influences its applicability that can be overcome by fractionation. Three soluble fractions were isolated from CIMV lignin by a sequential extraction with dichloromethane (A fraction), methanol (B fraction) and mixture of both the solvents (C fraction) and characterized in terms of their composition, functionality and structure using analytical pyrolysis (Py-GC/MS), 31P NMR and Size Exclusion Chromatography (SEC) methods. Antioxidant properties of BIOLIGNIN™ fractions were assessed in the tests with free radicals ABTS+ and DPPH. Application of Py-GC/MS for characterization of the fractions opened an opportunity to found some novel “structure–activity” correlations needed for understanding and tuning of antioxidant properties of lignins. The antioxidant activity of the fractions under investigation was tested by their influence on thermo-oxidative destruction of prepared model PU films. The data of TGA method (oxidative conditions) clearly testified the antioxidant effect of all three fractions with the most prominent activity for C fraction. The shifting of the exothermal maxima connected with oxidizing of volatile products of PU destruction to the higher temperature region by 20–30 K and 30–40 K was registered.

The main objective of this study was to use the fermentability test to investigate the feasibility of applying various dilute acids in the pretreatment of barley straw for biological hydrogen production. At a fixed acid loading of 1% (w/w dry matter) 28–32% of barley straw was converted to soluble monomeric sugars, while at a fixed combined severity of −0.8 30–32% of the straw was converted to soluble monomeric sugars. With fermentability tests at sugar concentrations 10 and 20 g/L the extreme thermophilic bacterium Caldicellulosiruptor saccharolyticus showed good hydrogen production on hydrolysates of straw pretreated with H3PO4 and H2SO4, and to a lesser extent, HNO3. The fermentability of the hydrolysate of straw pretreated with HCl was lower compared to the other acids but equally high as that of pure sugars. At sugar concentration 30 g/L the fermentability of all hydrolysates was low.

The objective of this work was to investigate the feasibility of combining low severity dilute-acid pretreatment of barley straw and decreased enzyme loading hydrolysis for the high production of fermentable substrates and the low release of inhibitory compounds. For most of the pretreatments at 160 and 180 degrees C, the sugar production with 15 FPU (filter paper unit)/g straw was equally high compared to higher enzyme loadings. For the pretreatments at 170 degrees C an enzyme loading higher than 15 FPU/g straw was necessary to achieve a carbohydrate conversion of 50% or higher. The effect of acid loading on sugar production was discernible only in the experiments with 15 FPU/g straw or higher. The concentration of 5-hydroxymethylfurfural (HMF), levulinic acid and formic acid was kept below 0.7, 0.6 and 0.8 g L-1, respectively, with all experiments. The release of acetic acid and furfural reached toxic levels with experiments at 170 degrees C and experiments at 180 degrees C, respectively. Decreasing the enzyme loading did not have a major effect on the release of HMF, furfural and formic acid but resulted in decreased release of acetic acid and levulinic acid at 170 and 180 degrees

The production of fermentable substrates from barley straw under various process conditions was studied. Pretreatment included chemical pretreatment with dilute-acid followed by enzymatic hydrolysis; the pretreatment conditions were expressed in a combined severity factor, CS, which ranged in the present study from -1.6 to 1.1. Considering the production of fermentable sugars and the release of inhibitory compounds, the optimal pretreatment conditions were 170 °C, 0% sulfuric acid and 60 min, corresponding to CS -0.4. Under these conditions, 21.4 g glucose/L, 8.5 g xylose/L, and 0.5 g arabinose/L were produced, while 0.1 g HMF/L, 0.4 g furfural/L, 0.0 g levulinic acid/L, 0.0 g formic acid/L, and 2.1 g acetic acid/L were released. The ratio of Ssugars/Sinhibitors proved to be a good tool for evaluating the suitability of a hydrolysate for fermentation purposes.

Xylo-oligosaccharides were obtained from Miscanthus x giganteus. The process was designed as a biorefinery scheme, which seeks the separation of the three main components: cellulose, hemicelluloses, and lignin. To extract the hemicelluloses, particularly xylans, in an efficient way, Miscanthus was subjected to autohydrolysis. The system was evaluated for the effects of temperature (160 to 200 degrees C) and reaction time (15 to 60 min) on various parameters, reflecting the changes undergone during the process. The results showed that autohydrolysis is a suitable method for obtaining high yields of xylo-oligosaccharides, reaching values close to 65% of the dissolved xylans (based on the initial amount of potential xylose). Analysis of the process by using the severity factor (R-O) allowed for the identification of a set of time-temperature values for which the fractionation was optimal.

Four dilute-acid pretreated and hydrolysed lignocellulosic raw materials were evaluated as substrates for fermentative hydrogen production by Caldicellulosiruptor saccharolyticus. Their fermentability was ranked in the order: barley straw > wheat straw > corn stalk > corn cob. The content of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in medium with hydrolysates prepared from corn cob (1.0 g/L) and corn stalk (0.8 g/L), respectively, reached levels likely to be toxic for growth of C. saccharolyticus. HMF was absent in wheat and barley straw hydrolysates. Furfural concentrations in media with wheat straw, barley straw and corn stalk hydrolysates were low (0.2-0.3 g/L), while it was higher in corn cob hydrolysates (0.6 g/L). (Less)

Autocatalytic hydrothermal process conditions were used to study Ulex europaeus (Gorse) as a source of xylan compounds. The aim was to study the possibilities for using this unutilised biomass material to produce xylans. Ulex is an evergreen shrub that grows in the northwest of Spain and has no economic value. Therefore, Ulex is considered a promising candidate as a biomass source. Ulex showed a total xylose content of 12%, thus qualifying it as a suitable material to extract xylan-derived compounds. Autohydrolysis was applied to extract xylans from Ulex. To find the best conditions for xylan extraction, samples of Ulex were subjected to different temperatures and time conditions. Results indicate that autohydrolysis is a suitable method to selectively extract xylans at temperatures between 160 and 190 °C for 5–30 min, reaching a maximum xylan recovery of almost 63% of the initial xylan at 180 °C for 30 min, with only small effects on cellulose and lignin contents.

International audience; Using high resolution optical microscopy coupled with image analysis software and statistical methods, fibre length and aspect ratio distributions in polypropylene composites were characterized. Three types of fibres, flax, sisal and wheat straw, were studied. Number and surface weighted distributions were used to demonstrate the presence and amount of elementary fibres, fibre bundles and particles. A large number of small particles that are usually not taken into account were found. The obtained fibre length and aspect ratio distributions were successfully fitted by a two-parameter Weibull model. No significant effect of fibre concentration on the length and aspect ratio distributions was detected for 20% and 40% flax-based composite. Fibre type was found to be a very important parameter influencing size and shape distributions: flax is broken into long elementary fibres, sisal-based composite contains non-dispatched bundles and elementary fibres and wheat straw-based composite has bundles and large and small particles.

Hydrogen was produced from carrot pulp hydrolysate, untreated carrot pulp and (mixtures of) glucose and fructose by the extreme thermophiles Caldicellulosiruptor saccharolyticus and Thermotoga neapolitana in pH-controlled bioreactors. Carrot pulp hydrolysate was obtained after enzymatic hydrolysis of the polysaccharide fraction in carrot pulp. The main sugars in the hydrolysate were glucose, fructose, and sucrose. In fermentations with glucose hydrogen yields and productivities were similar for both strains. With fructose the hydrogen yield of C. saccharolyticus was reduced which might be related to uptake of glucose and fructose by different types of transport systems. With T. neapolitana the fructose consumption rate and consequently the hydrogen productivity were low. The hydrogen yields of both thermophiles were 2.7–2.8 mol H2/mol hexose with 10 g/L sugars from carrot pulp hydrolysate. With 20 g/L sugars the yield of T. neapolitana was 2.4 mol H2/mol hexose while the yield of C. saccharolyticus was reduced to 1.3 mol H2/mol hexose due to high lactate production in the stationary growth phase. C. saccharolyticus was able to grow on carrot pulp and utilized soluble sugars and, after adaptation, pectin and some (hemi)cellulose. No growth was observed with T. neapolitana when using carrot pulp in agitated fermentations. Enzymatic hydrolysis of the polysaccharide fraction prior to fermentation increased the hydrogen yield with almost 10% to 2.3 g/kg of hydrolyzed carrot pulp.

Natural fibre reinforced PLA composites are a 100% biobased material with a promising mechanical properties profile. However, natural fibres are hygroscopic whereas PLA is sensitive to hydrolytic degradation under melt processing conditions in the presence of small amounts of water. Here, we determine the effect of water content in undried and dried natural fibres on semi crystalline grade PLA degradation during processing as well as on the composite’s mechanical performance. The fibres evaluated are ramie, flax and cotton, containing 6–9 mass% moisture in the undried state and 0.2–0.4 mass% in the dried state. Intrinsic viscosity and melt flow index analysis indicate that the effect of the different levels of moisture in the fibres have a similar and small effect on PLA degradation, PLA hydrolysis appears rather affected by fibre diameter. Morphology, flexural strength and stiffness and Charpy impact of the composites are not significantly affected by the water present in the undried fibres.

Pretreatment of sweet sorghum bagasse, an energy crop residue, with NaOH for the production of fermentable substrates, was investigated. Optimal conditions for the alkaline pretreatment of sweet sorghum bagasse were realized at 10% NaOH (w/w dry matter). A delignification of 46% was then observed, and improved significantly the efficiency of enzymatic hydrolysis. Under hydrolysis conditions without pH control, up to 50% and 41% of the cellulose and hemicellulose contained in NaOH-pretreated sweet sorghum bagasse were converted by 24 h enzymatic hydrolysis to soluble monomeric sugars. The extreme thermophilic bacterium Caldicellulosiruptor saccharolyticus showed normal growth on hydrolysates of NaOH-pretreated biomass up to a sugar concentration of 20 g/L. Besides hydrogen, the main metabolic products detected in the fermentations were acetic and lactic acid. The maximal hydrogen yield observed in batch experiments under controlled conditions was 2.6 mol/mol C6 sugar. The maximal volumetric hydrogen production rate ranged from 10.2 to 10.6 mmol/(L h). At higher substrate concentrations the production of lactic acid increased at the expense of hydrogen production.

Het boek en de ontwerpfilosofie Cradle to Cradle van de Amerikaan William McDonough en de Duitser Michael Braungart mogen zich verheugen in een zeer brede belangstelling. Steden proberen nieuwe wijken volgens het C2C-concept te bouwen, de rijksoverheid vraagt zich af hoe C2C in het beleid kan worden ingepast en de beide auteurs krijgen van diverse universiteiten eredoctoraten aangeboden. Maar wat is de 'Van wieg tot wieg' filosofie nu eigenlijk precies? En wat kan het betekenen in het kader van een ontwikkeling naar een meer duurzame samenleving?

Hydrogen can be produced through dark anaerobic fermentation using carbohydrate-rich biomass, and through photofermentation using the organic acids produced from dark fermentation. Sugar beet is an ideal energy crop for fermentative production of hydrogen in the EU due to its environmental profile and its potential availability in the area. In this work, various aspects of cultivating sugar beet in the EU for biohydrogen were highlighted, with special focus on The Netherlands and Greece. Moreover, fermentation of sugar beet juice with Caldicellulosiruptor saccharolyticus at sucrose concentration 10 g/l was performed, and was found comparable to the fermentation on pure sucrose except that the hydrogen production was 10% higher on sugar beet juice. A conservative estimate of the annual hydrogen potential in the EU was made (300 × 106 kg hydrogen), considering the utilization of sugar beet pulp in hydrogen production.

Production of hydrogen by the extreme thermophiles Caldicellulosiruptor saccharolyticus and Thermotoga neapolitana was studied in serum flasks and in pH-controlled bioreactors with glucose, and hydrolyzed and untreated potato steam peels (PSP) as carbon sources. Two types of PSP hydrolysates were used: one in which the starch in the PSP was liquefied with alpha-amylase, and one in which the liquefied starch was further hydrolyzed to glucose by amyloglucosidase. When the PSP hydrolysates or untreated PSP were added at circa 10–14 g/L of glucose units, both strains grew well and produced hydrogen with reasonable to high molar yields (2.4–3.8 moles H2/mole glucose units), and no significant production of lactate. The hydrogen production rates and yields were similar with untreated PSP, hydrolyzed PSP, and pure glucose, showing that C. saccharolyticus and T. neapolitana are well equipped for the utilization of starch. When the concentrations of the substrates were increased, growth and hydrogen production of both strains were hampered. At substrate concentrations of circa 30–40 g/L of glucose units, the molar hydrogen yield of C. saccharolyticus was severely reduced due to the formation of high amounts of lactate, while T. neapolitana was unable to grow at all. The results showed that PSP and PSP hydrolysates are very suitable substrates for efficient fermentative hydrogen production at moderate substrate loadings.

The furfurylation process is an extensively investigated wood modification process. Furfuryl alcohol molecules penetrate into the wood cell wall and polymerize in situ. This results in a permanent swelling of the wood cell walls. It is unclear whether or not chemical bonds exist between the furfuryl alcohol polymer and the wood. In the present study, five different wood species were used, both hardwoods and softwoods. They were treated with three different furfurylation procedures and leached according to three different leaching methods. The present study shows that, in general, the leachates from furfurylated wood have low toxicity. It also shows that the choice of leaching method is decisive for the outcome of the toxicity results. Earlier studies have shown that leachates from wood treated with furfuryl alcohol prepolymers have higher toxicity to Vibrio fischeri than leachates from wood treated with furfuryl alcohol monomers. This is probably attributable to differences in leaching of chemical compounds. The present study shows that this difference in the toxicity most likely cannot be attributed to maleic acid, furan, furfural, furfuryl alcohol, or 2-furoic acid. However, the difference might be caused by the two substances 5-hydroxymethylfurfural and 2,5-furandimethanol. The present study found no difference in the amount of leached furfuryl alcohol between leachates from furfurylated softwood and furfurylated hardwood species. Earlier studies have indicated differences in grafting of furfuryl alcohol to lignin. However, nothing was found in the present study that could support this. The leachates of furfurylated wood still need to be investigated further to identify the chemical differences between wood furfurylated with furfuryl alcohol monomers and furfuryl alcohol prepolymers. Environ. Toxicol. Chem. 2010;29:1918–1924. © 2010 SETAC

Functional properties of technical lignins need to be characterized in more detail to become a higher added value renewable raw material for the chemical industry. The suitability of a lignin from different plants or trees obtained by different technical processes can only be predicted for selected applications, such as binders, if reliable analytical data are available. In the present paper, structure dependent properties of four industrial lignins were analyzed before and after successive organic solvent extractions. The lignins have been fractionated according to their molar mass by these solvents extractions. Kraft and soda lignins were shown to have different molar mass distributions and chemical compositions. Lignin carbohydrate complexes are most recalcitrant for extraction with organic solvents. These poorly soluble complexes can consist of up to 34% of carbohydrates in soda lignins. Modeling by principle component analysis (PCA) was performed aiming at prediction of the application potential of different lignins for binder production. The lignins and their fractions could be classified in different clusters based on their properties, which are structure dependent. Kraft softwood lignins show the highest potential for plywood binder application followed by hardwood soda lignin and the fractions of Sarkanda grass soda lignin with medium molar mass. Expectedly, the softwood lignins contain the highest number of reactive sites in ortho positions to the phenolic OH group. Moreover, these lignins have a low level of impurities and medium molar mass.

An important but little understood aspect of bioenergy production is its overall impact on soil carbon (C) and nitrogen (N) cycling. Increased energy production from biomass will inevitably lead to higher input of its by-products to the soil as amendments or fertilizers. However, it is still unclear how these by-products will influence microbial transformation processes in soil, and thereby its greenhouse gas (GHG) balance and organic C stocks. In this study, we assess C and N dynamics and GHG emissions following application of different bioenergy by-products to soil. Ten by-products were selected from different bioenergy chains: anaerobic digestion (manure digestates), first generation biofuel by-products (rapeseed meal, distilled dried grains with solubles), second-generation biofuel by-products (nonfermentables from hydrolysis of different lignocellulosic materials) and pyrolysis (biochars). These by-products were added at a constant N rate (150 kg N ha-1) to a sandy soil and incubated at 20 °C. After 60 days, >80% of applied C had been emitted as CO2 in the first-generation biofuel residue treatments. For second-generation biofuel residues this was approximately 60%, and for digestates 40%. Biochars were the most stable residues with the lowest CO2 loss (between 0.5% and 5.8% of total added C). Regarding N2O emissions, addition of first-generation biofuel residues led to the highest total N2O emissions (between 2.5% and 6.0% of applied N). Second-generation biofuel residues emitted between 1.0% and 2.0% of applied N, with the original feedstock material resulting in similar N2O emissions and higher C mineralization rates. Anaerobic digestates resulted in emissions

In dit onderzoek is de haven van Amsterdam nader onderzocht, zijn kansen voor de ontwikkeling van zowel biobased als circulaire economie in kaart gebracht en worden 17 acties benoemd voor het Havenbedrijf Amsterdam om deze kansen te kunnen verzilveren. De auteurs concluderen dat er grote kansen zijn voor de haven van Amsterdam om de transitie naar duurzame toepassingen in de biobased en circulaire economie door te zetten, met name voor biodiesel en -gas en bouwstenen voor de biochemie. Deze kansen blijken voorts uit de sterke knooppuntfunctie van de haven: er is reeds een aantal krachtige logistieke spelers aanwezig dat zich actief bezig houdt met de behandeling van biodiesel, maar vooral de reeds bestaande agrostromen hebben potentie voor toepassing in biobased routes. Tevens is een aantal logistieke spelers actief in schroot en andere vormen van recycling in de haven aanwezig—de schroothandel laat zien dat de circulaire economie zich steeds meer op een internationaal schaalniveau ontwikkelt waarbij de inzet van zeehavens onontbeerlijk is.

In dit onderzoek is de haven van Amsterdam nader onderzocht, zijn kansen voor de ontwikkeling van zowel biobased als circulaire economie in kaart gebracht en worden 17 acties benoemd voor het Havenbedrijf Amsterdam om deze kansen te kunnen verzilveren. De auteurs concluderen dat er grote kansen zijn voor de haven van Amsterdam om de transitie naar duurzame toepassingen in de biobased en circulaire economie door te zetten, met name voor biodiesel en -gas en bouwstenen voor de biochemie. Deze kansen blijken voorts uit de sterke knooppuntfunctie van de haven: er is reeds een aantal krachtige logistieke spelers aanwezig dat zich actief bezig houdt met de behandeling van biodiesel, maar vooral de reeds bestaande agrostromen hebben potentie voor toepassing in biobased routes. Tevens is een aantal logistieke spelers actief in schroot en andere vormen van recycling in de haven aanwezig—de schroothandel laat zien dat de circulaire economie zich steeds meer op een internationaal schaalniveau ontwikkelt waarbij de inzet van zeehavens onontbeerlijk is.

Deze driedelige serie geeft een overzicht van de mogelijkheden van biocomposieten. Het drieluik omvat een overzicht van de beschikbaarheid, prijzen, technische eigenschappen, verwerkingskenmerken en leveranciers van natuurlijke vezels en bioharsen, en gaat in op recente ontwikkelingen en belangrke spelers op het gebied van biocomposieten. Deze artikelenreeks is gebaseerd op een publicatie die is ontstaan op initiatief van DPI Value Centre in samenwerking met Wageningen UR-FBR en VKCN. Zij wilden geïnteresseerde ondernemers meer inzicht geven in de mogelijkheden en onmogelkheden van biocomposieten. In dit eerste deel kijken we naar de stand van zaken met betrekking tot kunststofcomposieten in Nederland en hoe biocomposieten daarin een rol spelen. In deel twee bespreken we de stand van zaken in Nederland rond (bio) composieten en richten we ons op natuurlijke vezels en bioharsen. In het laatste deel komen recente ontwikkelingen rond biocomposieten voorbij en kijken we naar verwachtingen voor de toekomst.

Dit rapport beschrijft de resultaten van een haalbaarheidsstudie naar de technische en economische haalbaarheid en implicaties van een verbod op dunne plastic draagtasjes in Nederland, met een eventuele uitzondering voor bioplastic draagtassen. In deze korte studie staan bioplastic draagtassen centraal. Het gaat hierbij om alle bioplastics, dus om zowel de biologisch afbreekbare plastics als om niet-biologisch afbreekbaar bioplastic zoals biobased polyetheen (bio-PE). Het is technisch haalbaar om conventioneel fossiele PE plastic draagtassen te vervangen door bioplastic draagtassen. Bio-PE heeft dezelfde eigenschappen als fossiel PE en kan derhalve 1 op 1 als vervanging dienen. Biologisch afbreekbare plastic draagtassen voldoen eveneens; ze zijn vooralsnog dikker en zwaarder dan PE draagtassen om aan de gebruikerseisen te voldoen. Een specifieke antwoord op de economische en technische effecten is niet te geven omdat de exacte beleidsmaatregel en met name daaraan ten grondslag liggende beoogde effecten nog niet duidelijk is. In dit rapport worden daarom verschillende elementen besproken die onderdeel kunnen worden van een eventuele beleidsmaatregel.

Seaweeds (also called macroalgae) are considered a potential biomass feedstock for biorefineries for production of energy and chemicals. In this study, a biorefinery strategy for the brown seaweed Saccharina latissima is described. Fresh S. latissima harvested at the Irish coast contained glucose and mannitol as most abundant fermentable sugars. The fresh biomass was chopped and pressed in order to obtain a liquid fraction (press juice), which contained 16 g/L of mannitol as main sugar component, and an insoluble fraction referred to a “press cake”. The mannitol in the press liquid has been extracted and purified to serve as a substrate for chemical conversions. The use of the press juice and hydrolysed press cake as substrates for production of acetone, butanol and ethanol by anaerobic fermentation has been evaluated. While the press juice was easily fermentable after addition of nutrients, the press cake was toxic for the microorganisms. When the press cake hydrolysate was diluted, fermentation was possible. The toxicity of the hydrolysate might be associated to the high salt concentrations determined in it. The use of the residue after enzymatic hydrolysis of the press cake as fertilizer has been evaluated.

Dit rapport beschrijft de resultaten van een haalbaarheidsstudie naar de technische en economische haalbaarheid en implicaties van een verbod op dunne plastic draagtasjes in Nederland, met een eventuele uitzondering voor bioplastic draagtassen. In deze korte studie staan bioplastic draagtassen centraal. Het gaat hierbij om alle bioplastics, dus om zowel de biologisch afbreekbare plastics als om niet-biologisch afbreekbaar bioplastic zoals biobased polyetheen (bio-PE). Het is technisch haalbaar om conventioneel fossiele PE plastic draagtassen te vervangen door bioplastic draagtassen. Bio-PE heeft dezelfde eigenschappen als fossiel PE en kan derhalve 1 op 1 als vervanging dienen. Biologisch afbreekbare plastic draagtassen voldoen eveneens; ze zijn vooralsnog dikker en zwaarder dan PE draagtassen om aan de gebruikerseisen te voldoen. Een specifieke antwoord op de economische en technische effecten is niet te geven omdat de exacte beleidsmaatregel en met name daaraan ten grondslag liggende beoogde effecten nog niet duidelijk is. In dit rapport worden daarom verschillende elementen besproken die onderdeel kunnen worden van een eventuele beleidsmaatregel.

Seaweeds (also called macroalgae) are considered a potential biomass feedstock for biorefineries for production of energy and chemicals. In this study, a biorefinery strategy for the brown seaweed Saccharina latissima is described. Fresh S. latissima harvested at the Irish coast contained glucose and mannitol as most abundant fermentable sugars. The fresh biomass was chopped and pressed in order to obtain a liquid fraction (press juice), which contained 16 g/L of mannitol as main sugar component, and an insoluble fraction referred to a “press cake”. The mannitol in the press liquid has been extracted and purified to serve as a substrate for chemical conversions. The use of the press juice and hydrolysed press cake as substrates for production of acetone, butanol and ethanol by anaerobic fermentation has been evaluated. While the press juice was easily fermentable after addition of nutrients, the press cake was toxic for the microorganisms. When the press cake hydrolysate was diluted, fermentation was possible. The toxicity of the hydrolysate might be associated to the high salt concentrations determined in it. The use of the residue after enzymatic hydrolysis of the press cake as fertilizer has been evaluated.

Het doel van het project “Tomaten verpakken in tomatenblad” is om een verpakking op basis van tomatenblad te ontwikkelen. Het project bestaat uit 2 fasen: fase 1 is gericht op te technologisch ontwikkeling en fase 2 op de productie van prototypes en het testen van de ontwikkelde verpakkingen onder ketenrealistische omstandigheden (ketensimulaties). In fase 2 is ook een consument perceptieonderzoek uitgevoerd. De resultaten van dit project geven aan dat de realisatie van een verpakking op basis van tomatenblad perspectiefvol is.

From a chemical perspective, nearly all building blocks for plastics can be made using renewable raw materials. However, not every process is commercially feasible. Processes often remain inefficient, products have insufficient purity or the raw materials are simply too expensive. This publication provides more insight into the processes that are currently under development and the companies involved, as well as the current development stage (from R&D to commercial production).

Deze literatuurstudie bevat scenario’s voor de analyse van biomassaketens in de biobased economy (Hoofdstuk 2), het aanbod van biomassa (Hoofdstuk 3), de vraag naar biomassa (Hoofdstuk 4), de logistieke componenten van biomassaketens (Hoofdstuk 5), overwegingen bij het vormen van biomassaketens (Hoofdstuk 6) en tenslotte voorlopige conclusies en aanbevelingen (Hoofdstuk 7).

De monitoring van de biobased economy zal antwoord moeten geven op twee vragen: 1. Hoe groot zijn de stromen die omgaan in de biobased economy? 2. Hoe ontwikkelen deze stromen zich in de loop van de tijd? In deze studie wordt onderzocht in hoeverre de biobased economy gevolgd kan worden op basis van statistische gegevens van CBS, WUR-LEI en andere bronnen.

RIO (Reflexief Interactief Ontwerpen) bestaat uit drie hoofdonderdelen: de (systeem)analysefase, de ontwerpfase en de verankeringsfase. RIO is ontstaan in een veehouderijcontext. Die context heeft een aantal specifieke eigenschappen, die toepassing van RIO in andere sectoren niet volledig vanzelfsprekend maakt. In een drietal projecten in de tuinbouw en biobased research is onderzocht in hoeverre (onderdelen van) RIO toepasbaar zijn in deze contexten. Gemeenschappelijk kenmerk van de cases die daarbij aan de orde waren was dat een technologisch kernidee het startpunt voor het ontwerpproces vormde, met een min of meer impliciete maatschappelijke problematiek die daarachter werd voorondersteld. De drie cases zijn: grasraffinage, Teelt de Grond Uit: bloembollen en appel, Teelt de grond uit: vinicultuur en aquaponics.

In dit rapport zijn de verschillende potentiële ketens van verwerking van natuur- en bermgras beschreven: achterlaten van maaisel, voer voor vee en grazers, bodemverbeteraar, thermische conversie, vergisting, bioraffinage en inzet als bed- of strooiselmateriaal. Van elke keten is een sterkte-zwakte analyse gemaakt. Op basis van deze analyses en van de uitkomsten van georganiseerde workshops met vertegenwoordigers van partijen uit de keten is het perspectief geschetst voor de verschillende ketens. Afgesloten wordt met een onderzoeksagenda voor de perspectiefrijke ketens van verwerking.

Dit rapport zet de mogelijkheden voor het gebruik van rijststro en tarwestro in de biobased economy op een rij. Er is gekeken naar beschikbaarheid, kosten (vooral van inzameling en logistiek) en duurzaamheidsaspecten.

Biomassawerven kunnen een centrale rol spelen bij de integrale aanpak van biomassaketens voor de biobased economy. Een biomassawerf heeft de rol om bij de aanbodkant verschillende soorten biomassastromen te verzamelen, eventueel voor te bewerken en ze vervolgens aan te bieden aan de verwerkingskant. Het hoofddoel van het project is te onderzoeken of het biomassawerfconcept haalbaar is om de beschikbaarheid van regionale biomassa voor economische verwerking te vergroten. Onderzoek moet uitwijzen hoe biomassawerven het beste kunnen worden opgezet, en hoe een netwerk van biomassawerven eruit zal komen te zien. Als case voor het onderzoek dient de Greenport Betuwse Bloem (GBB) in de Provincie Gelderland. Het subdoel van dit rapport is een nadere stakeholderanalyse van de GBB, waarbij de huidige situatie en wensen voor de toekomst in beeld worden gebracht. Verder is een inschatting gemaakt van de potentieel beschikbare biomassastromen binnen de GBB.

Deze driedelige serie geeft een overzicht van de mogelijkheden van biocomposieten. Het drieluik omvat een overzicht van de beschikbaarheid, prijzen, technische eigenschappen, verwerkingskenmerken en leveranciers van natuurlijke vezels en bioharsen, en gaat in op recente ontwikkelingen en belangrke spelers op het gebied van biocomposieten. Deze artikelenreeks is gebaseerd op een publicatie die is ontstaan op initiatief van DPI Value Centre in samenwerking met Wageningen UR-FBR en VKCN. Zij wilden geïnteresseerde ondernemers meer inzicht geven in de mogelijkheden en onmogelkheden van biocomposieten. In dit eerste deel kijken we naar de stand van zaken met betrekking tot kunststofcomposieten in Nederland en hoe biocomposieten daarin een rol spelen. In deel twee bespreken we de stand van zaken in Nederland rond (bio) composieten en richten we ons op natuurlijke vezels en bioharsen. In het laatste deel komen recente ontwikkelingen rond biocomposieten voorbij en kijken we naar verwachtingen voor de toekomst.

An extended dynamic and capillary rheological study of molten flax and sisal polypropylene (PP) composites was performed. Fiber concentration varied from 20 to 50 wt% and shear rate from 0.1 rad s−1 to 10,000 s#142;−1. Maleic anhydride-grafted-PP was used as compatibilizer; it strongly reduces PP and composite viscosity. Composites are yield-stress shear-thinning fluids with solid-like behavior being more pronounced at high fiber content. Composites do not obey Cox–Merz rule, which was explained by different macrostructures of the molten composites in parallel plates and capillary die geometries: random fiber orientation versus strong alignment in the flow direction, respectively. Theories describing the viscosity of suspensions of solid particles were applied to the composites studied and rheological parameters and maximal packing fiber volume fraction were calculated. POLYM. ENG. SCI., 53:2582–2593, 2013. ©2013 Society of Plastics Engineers.

Dit boek gaat in op een vergelijking van producten uit natuurlijke olie. Drie oliegewassen zijn in de studie vergeleken: oliepalm, koolzaad en soja. Uit deze gewassen kan een veelheid van biobased producten gemaakt worden: biodiesel, polyol voor polyurethaan en harsen zijn in de studie als eindproduct omschreven. Voor alle onderzochte producten geldt, dat vervanging van een fossiel product door een vergelijkbaar biobased product leidt tot een verlaging van de uitstoot van broeikasgassen en van het gebruik van fossiele energie.

Bamboos are a large group of rapidly growing woody grasses, that can be sustainably managed in short-cycled harvesting schemes in many parts of the world. Bamboo stands can be managed by individual producers and its production does not require large investments. This makes bamboo an ideal crop for rural development, especially in developing countries. Bamboo plants are among the most versatile and widely utilized plants, with applications varying from edible shoots to soil protection and construction. Bamboo technical properties are also favorable for biobased applications, such as paper, bio-chemicals and bio-energy.

Naast de afzetmogelijkheden van biobased producten (markten) en de technologische verwerkingsmogelijkheden, bepalen de beschikbaarheid, handel en logistiek in sterke mate de wijze waarop de biobased economy in Nederland zich zal ontwikkelen. Het is noodzakelijk in de komende jaren duurzame, economisch rendabele logistieke biomassaketens op te zetten. Op dit terrein bestaat nog veel onduidelijkheid. Het doel van het project is het vormen van: gedragen toekomstbeelden van de logistiek in de biobased economy in 2025 en een gedragen agenda met actiepunten voor 2013-2017 (ofwel waarmee moeten we starten in de eerstkomende 5 jaar om de toekomstbeelden te bereiken).

From a chemical perspective, nearly all building blocks for plastics can be made using renewable raw materials. However, not every process is commercially feasible. Processes often remain inefficient, products have insufficient purity or the raw materials are simply too expensive. This publication provides more insight into the processes that are currently under development and the companies involved, as well as the current development stage (from R&D to commercial production).

De monitoring van de biobased economy zal antwoord moeten geven op twee vragen: 1. Hoe groot zijn de stromen die omgaan in de biobased economy? 2. Hoe ontwikkelen deze stromen zich in de loop van de tijd? In deze studie wordt onderzocht in hoeverre de biobased economy gevolgd kan worden op basis van statistische gegevens van CBS, WUR-LEI en andere bronnen.

Deze driedelige serie geeft een overzicht van de mogelijkkheden van biocomposieten. Het drieluik omvat een overzicht van de beschikbaarheid, prijzen, technische eigenschappen, verwerkingskenmerken en leveranciers van natuurlijke vezels en bioharsen, en gaat in op recente ontwikkelingen en belangrijke spelers op het gebied van biocomposieten. Deze artikelenreeks is gebaseerd op een publicatie die is ontstaan op initiatief van DPI Value Centre in samenwerking met Wageningen UR-FBR en VKCN. Zij wilden geïnteresseerde ondernemers meer inzicht geven in de mogelijkheden en onmogelijkheden van biocomposieten. In dit eerste deel kijken we naar de stand van zaken met betrekking tot kunststofcomposieten in Nederland en hoe biocomposieten daarin een rol spelen. In deel twee bespreken we de stand van zaken in Nederland rond (bio) composieten en richten we ons op natuurlijke vezels en bioharsen. In het laatste deel komen recente ontwikkelingen rond biocomposieten voorbij en kijken we naar verwachtingen voor de toekomst.

Food & Biobased Research werkt vaak aan het ontwikkelen van nieuwe technologie. Het is de vraag of en zo ja hoe de Reflexief Interactief Ontwerpen (RIO) methode toegepast zou kunnen worden binnen projecten van Food & Biobased Research. Om deze vraag te onderzoeken is gekozen voor het analyseren van de mogelijkheden voor RIO binnen een biobased voorbeeld n.l. de grasraffinagecase. Gras wordt door velen als één van de belangrijke nieuwe grondstoffen voor de biobased economy gezien. De nieuwe grasverwerkingsindustrie zal regionaal (dicht bij het oogstgebied) en kleinschalig (afgestemd op beperkte hoeveelheden) opgezet moeten worden. De verwerking van gras gebeurt in twee fases: primair en secundaire raffinage. De grasraffinagecase ligt veel opener dan een ‘standaard’ ontwerpcase in RIO. Voor het toepassen van RIO in technologie ontwikkeltrajecten is het noodzakelijk om de RIO systematiek uit te breiden met een ‘concept-ontwikkelcirkel’.

Biomassawerven kunnen een centrale rol spelen bij de integrale aanpak van biomassaketens voor de biobased economy. Een biomassawerf heeft de rol om bij de aanbodkant verschillende soorten biomassastromen te verzamelen, eventueel voor te bewerken en ze vervolgens aan te bieden aan de verwerkingskant. Het hoofddoel van het project is te onderzoeken of het biomassawerfconcept haalbaar is om de beschikbaarheid van regionale biomassa voor economische verwerking te vergroten. Onderzoek moet uitwijzen hoe biomassawerven het beste kunnen worden opgezet, en hoe een netwerk van biomassawerven eruit zal komen te zien. Als case voor het onderzoek dient de Greenport Betuwse Bloem (GBB) in de Provincie Gelderland. Het subdoel van dit rapport is een nadere stakeholderanalyse van de GBB, waarbij de huidige situatie en wensen voor de toekomst in beeld worden gebracht. Verder is een inschatting gemaakt van de potentieel beschikbare biomassastromen binnen de GBB.

Het doel van het project “Tomaten verpakken in tomatenblad” is om een verpakking op basis van tomatenblad te ontwikkelen. Het project bestaat uit 2 fasen: fase 1 is gericht op te technologisch ontwikkeling en fase 2 op de productie van prototypes en het testen van de ontwikkelde verpakkingen onder ketenrealistische omstandigheden (ketensimulaties). In fase 2 is ook een consument perceptieonderzoek uitgevoerd. De resultaten van dit project geven aan dat de realisatie van een verpakking op basis van tomatenblad perspectiefvol is.

Bamboos are a large group of rapidly growing woody grasses, that can be sustainably managed in short-cycled harvesting schemes in many parts of the world. Bamboo stands can be managed by individual producers and its production does not require large investments. This makes bamboo an ideal crop for rural development, especially in developing countries. Bamboo plants are among the most versatile and widely utilized plants, with applications varying from edible shoots to soil protection and construction. Bamboo technical properties are also favorable for biobased applications, such as paper, bio-chemicals and bio-energy.

This report explains in brief how the palm oil production system is set-up and how by-products of palm oil extraction (Empty Fruit Bunch (EFB), Mesocarp Fibre, Shells and Palm Oil Mill Effluent (POME)) are generated in the Palm oil Mill and what the composition of each stream is. Then the options are shown for improved energy efficiency and alternative uses for the by-products and additional income generation while reducing the GHG (greenhouse gas) emissions.