scCO2-laboratorium Ozephius en Dye-FF een feit

Superkritisch CO₂ is uitstekend inzetbaar als industrieel oplosmiddel. Waar diverse industriële oplosmiddelen slecht voor milieu en gezondheid zijn, is superkritisch CO₂ schoon en veilig. In een eerdere publicatie zijn de plannen van Ozephius Stainless B.V. en Dye-FF B.V. om een laboratorium te bouwen en de voordelen van de inzet van scCO₂ verwoord. Inmiddels is er in Oud- Beijerland een compleet operationeel laboratorium samengesteld, waar serieuze hoeveelheden producten met scCO₂ getest kunnen worden. Aan het woord dr. ir. Martijn van der Kraan, CEO en oprichter van Dye-FF B.V. en ir. Jan Ozephius, directeur van Ozephius Stainless B.V.


Door Myriam Borghuis


Beide heren raken helemaal enthousiast als ze het laboratorium in Oud-Beijerland tonen. Een indrukekkende constructie, waarmee kan worden geëxtraheerd en geïmpregneerd met toepassing van scCO₂ een gesloten circuit. Ieder met hun eigen specialisme is deze bijzondere machine tot stand gekomen. In dit formaat een uniek apparaat met vele mogelijkheden.

(Dr.ir. Martijn van der Kraan en ir. Jan Ozephius)


Dr.ir. Martijn van der Kraan: ‘Ik heb, met mijn achtergrond als procestechnoloog en met mijn ruime ervaring in het ontwerp van kleine, middelgrote en grote commerciële machines, deze machine zo ontworpen dat je er van alles in kunt doen. Hierdoor is het een unieke machine, die nergens in de wereld staat en waar je ook unieke processen in kunt testen. Ik heb het procestechnologisch ontwerp gedaan: hoe veel moet een pomp verpompen, wat moet de temperatuur en druk zijn, hoe stroomt de CO₂ in een vat, waar moeten de delen van de machine in het frame geplaatst worden, hoe groot moeten de vaten zijn, welke beveiligingsmaatregelen in software en hardware, enzovoort.’ De medewerkers van Ozephius Stainless B.V. hebben de machine werktuigbouwkundig ontworpen. Ir. Jan Ozephius: ‘Bij zo’n complete installatie met hogedrukelementen komt wel wat kijken. Gelukkig hebben we als bedrijf heel veel ervaring, sinds 1961 om precies te zijn. Samen met de proceskennis en het pragmatisme van Martijn en de jarenlange kennis van het ontwerpen en fabriceren van drukvaten en apparatuur van mijn medewerkers hebben we dit kunnen realiseren. Het echt bijzondere is, dat we deze keer onze eigen klant waren. De apparatuur is ontworpen en gebouwd volgens alle geldende regels.’ ‘We hebben de procedures gevolgd die overal in de procesindustrie worden gevolgd en waarmee wij uiteraard goed vertrouwd zijn. Dat kan ook niet anders want dat is nodig om de machine goedgekeurd en gecertificeerd te krijgen. Door het zo te doen maak je een machine waarmee ‘nooit’ iets fout kan gaan, ongeacht wie er aan de knoppen zit.’ ‘We zouden de gehele installatie zonder aanpassingen kunnen nabouwen voor een externe opdrachtgever’, geeft Ozephius aan. Zo is een complete machine ontwikkeld, die operationeel is, en waarmee getest kan worden. Er is heel veel mogelijk, qua processen en inzet van deze machine, maar ook zo nodig uitbreidingen, waardoor de machine nog meer functioneel is.

Duurzame platformtechnologie
Van der Kraan: ‘Wij hebben hiermee een platformtechnologie ontwikkeld, een tool waarmee een heleboel producten gemaakt kunnen worden. In het vorige artikel kwamen slechts enkele voorbeelden aan bod. Maar er zijn nog veel meer toepassingen mogelijk. Iedere toepassing heeft een apart ontwikkelingstraject nodig, waaruit een optimale machine komt voor een bepaald product. Optimaal in de zin van laag energieverbruik, hoge productkwaliteit, et cetera. De waardepropositie, de reden om superkritisch CO₂ te gebruiken, is voor ieder product anders.

Zeer breed toepassingsgebied
‘Onze opzet is in eerste instantie het ontwikkelen van procedés’, geeft Ozephius aan. ‘Wat wij zoeken zijn bedrijven, geïnteresseerde mensen, die de inzet van scCO₂ zien als mogelijke oplossing voor hun product of proces, dat nu niet optimaal is. Wij doen dan een stuk research voor deze partij, die zo in de praktijk kan toetsen wat het effect is van de toepassing. Wat wij bieden is een pilot-schaal machine: groter dan op universiteiten, waar fundamenteel onderzoek plaatsvindt op kleine schaal, typisch in 100-1.000 milliliter vaatjes. Wij hebben in onze machine 10-40 liter vaten, om ons toegepaste onderzoek uit te voeren. Hierdoor zijn onze resultaten 1 op 1 te gebruiken om een grote commerciële schaal machine (typisch 1.000-5.000 liter vaten) te ontwerpen. Anders dan bij een universiteit kan dat snel, zo nodig aangepast, transparant en geheel onafhankelijk, ook van publicaties.’ ‘Wij geloven in deze technologie. Wij kunnen van alles bedenken, maar hebben ook ideeën uit de markt nodig’, zegt Van der Kraan. ‘De mogelijkheden zijn enorm. Vandaar de vraag: kijk verder dan de al gegeven voorbeelden en bedenk wat het voor jouw product kan betekenen. We zijn aan het oriënteren waar is vraag naar, waar is interesse in.’

De pilot-machine heeft 10-40-liter vaten, om toegepast onderzoek uit te voeren.


Alles in één hand
Ozephius: ‘We doen fundamenteel onderzoek, proof of principle, theoretische en praktische installatie, pre-engineering, we hebben alles in huis voor het testen van producten en processen en van het bouwen tot het opleveren van een maatwerk machine. We beheersen het hele traject en kunnen de first of, full scale machine realiseren.’ Een deskundige partij, die pragmatisch en onafhankelijk kan adviseren en leveren. En zo nodig modificaties kan realiseren. Alles in één hand, wat de nodige voordelen heeft t.a.v. tijd, financieel en praktisch. Ozephius en Van der Kraan, die al een aantal projecten hebben kunnen uitvoeren, geven aan dat het belangrijk is dat ze open zijn naar de vragende partij en informatie snel delen. Zo genieten ze het vertrouwen van geïnteresseerden. ‘Wij kunnen sneller tot resultaten komen dan een universiteit, omdat wij kennis én techniek plus aanpassingsmogelijkheden zelf in de hand hebben. De aanvraag kan direct in behandeling worden genomen, zonder een lang voortraject en hoge startkosten. Uit een test komt een snelle, duidelijke, onderbouwde reactie, waarin we aangeven of en hoe een bedrijf de technologie kan toepassen, hoe een productiemachine eruitziet en wat de kosten zijn van de machine en het proces. Duidelijk, eerlijk en onafhankelijk’, aldus Ozephius. ‘Ons doel is oplossingen te ontwikkelen voor producenten van voedingsmiddelen, medicijnen, textiel, enzovoort. Hiervoor worden wij dan betaald. Daarna kunnen we een productiemachine voor ze ontwerpen en bouwen, of ze kunnen het hele concept van ons kopen om bijvoorbeeld zelf een machine te (laten) maken. Ook doen we ons eigen onderzoek, in onze eigen tijd en met ons eigen geld, als een toepassing commercieel interessant genoeg is voor ons’, geeft Van der Kraan aan.

Onderhanden projecten

Wat wordt er momenteel in het laboratorium met scCO₂ uitgevoerd? Van der Kraan licht toe:

• Zetmeel modificeren: ‘Door zetmeelpoeder in scCO₂ te behandelen met diverse andere stoffen, kunnen we de eigenschappen van het zetmeel zo veranderen, dat het poeder te gebruiken is als drager voor medicijnen of als vetvervanger in “light” voedingsmiddelen. Deze producten bestaan al, maar worden nu op andere manieren, in andere oplosmiddelen dan scCO₂, gemaakt. Ons proces is schoner en geeft net iets andere eigenschappen dan conventioneel gemodificeerde zetmeel. Dat kan ze beter geschikt maken voor toepassing in de eindproducten waarin ze worden gebruikt: medicijnen of voedingsmiddelen. Bijvoorbeeld een lager risico dat giftige oplosmiddelen in medicijnen terecht komen, of een mindere neiging van de deeltjes om samen te klonteren in een voedingsmiddel. We hebben al poeder gemaakt dat zeer waterafstotend (dus vettig) was in onze machine.’
• Poeder sproeidrogen: ‘Veel poeders in medicijnen en voedingsmiddelen worden in hete lucht gesproeidroogd, een energie-intensief proces vanwege de benodigde hoge temperatuur. Door in superkritisch CO₂ in plaats van lucht te sproeidrogen, kan bij kamertemperatuur gesproeid worden, hetgeen veel energie bespaart. Bovendien vindt er geen oxidatie plaats en geen thermische degradatie van waardevolle inhoudsstoffen. Ook is scCO₂ een beschermende atmosfeer die ervoor zorgt dat het resulterende poeder steriel is. Ten slotte is het poeder van betere kwaliteit omdat alle deeltjes ongeveer even groot zijn, hetgeen in conventionele sproeidroogprocessen moeilijker te realiseren is. Dit is een project waar we binnenkort mee beginnen.’
• Textiel verven in scCO₂ i.p.v. water: ‘Deze nieuwe technologie is (mede) door mij ontwikkeld, draait al in Aziatische fabrieken, maar alleen voor polyester. We bekijken nu hoe katoen in eenzelfde machine kan worden geverfd. Katoen geeft immers ook een enorme vervuiling van het oppervlaktewater (dus drinkwater) in landen als India en China. We testen in samenwerking met kleurstofproducenten en textielfabrieken verschillende nieuwe kleurstoffen. We hebben al gezien welke stoffen kunnen binden aan katoen in onze machine.’
• Textiel reinigen: ‘Voor en na het verven van textiel wordt er nu overal gewassen in water, met toevoeging van veel chemicaliën en dus weer de omzetting van heel veel drinkwater in evenveel afvalwater. We hebben in onze machine een proces ontwikkeld om dit reinigen in scCO₂ te doen en zijn hier nu een machine voor aan het ontwerpen. Voor het bouwen van de eerste productiemachine hebben we een investeerder nodig. Er bestaan nog geen machines voor het reinigen van textiel met scCO₂ in textielfabrieken.’
• Katoen waterafstotend maken: ‘Sommige katoenen kleding moet waterafstotend zijn. Dit wordt nu soms geproduceerd met giftige chemicaliën en milieuvervuiling. Daar moet ook een andere oplossing voor komen. In onze machine is gebleken dat het ook op een schone manier, in scCO₂ kan, met een goed eindproduct als resultaat.
   

Veiligheid voor alles
Het werd al genoemd; de inzetmogelijkheden van scCO₂ zijn heel breed. Vaak heeft het ook met veiligheid te maken. In de foodsector kun je denken aan producten, die – nu nog – gesteriliseerd worden met bestraling of chemicaliën, beide processen waar je veiliger een ander proces voor zou willen inzetten. Zoals het steriliseren van sesamzaad met ethyleenoxide, waarvoor eerder een terughaalactie uit de winkels nodig was. Heel actueel onderwerp is ook de recentelijk snel ontwikkelde vaccin productietechnologie. Door vaccins te sproeidrogen bij lage temperatuur in scCO₂, blijft er meer van de biologische activiteit behouden en kunnen sommige vaccins langer houdbaar gemaakt worden of beter in het lichaam opneembaar.

Duurzaam en idealistisch
Initiatiefnemers van het scCO₂-laboratorium, Ozephius en Dye-FF, zijn inmiddels zover dat ze deze belangen onder een nieuw op te richten B.V. verder willen laten lopen. Ze willen dat dit zo’n duurzaam verdienmodel wordt, dat je dit volledig naar eigen idealisme kan inzetten. Van der Kraan: ‘Zo kunnen we met fantastische toepassingen de wereld een stuk veiliger, gezonder en duurzamer maken. Dat is voor ons een extra trigger om ons laboratorium maximaal uit te dragen.’ Denk je ook zo’n toepassing te hebben, die mogelijk met scCO₂ behandeld kan worden, neem dan contact op met Jan of Martijn. Zij informeren je graag verder. 

Laboratorium biedt testmogelijkheden met scCO_2.