Feedstock: de grondstof die bepaalt hoe groen onze plastics en brandstoffen zijn
Een bakker heeft meel nodig om brood te maken. Zonder meel geen brood, en de kwaliteit van het meel bepaalt mede de kwaliteit van het brood. In de chemische en energie-industrie heet die basisgrondstof feedstock: het uitgangsmateriaal waaruit fabrieken plastics, brandstoffen, kunstmest of medicijnen maken. Van oudsher is die grondstof bijna altijd fossiel: aardolie of aardgas.
De laatste jaren duikt de term steeds vaker op in een andere context: die van de energietransitie. Bedrijven zoeken naar alternatieve feedstocks die niet uit de grond gepompt hoeven te worden, zoals afvalvet, plantenresten, oud plastic of zelfs CO2 uit de lucht. Het idee is simpel: als je de grondstof aan de voorkant van het proces verandert, verandert de klimaatimpact van alles wat daarna wordt gemaakt. Dit artikel legt uit wat feedstock precies is, waarom dit onderwerp zo actueel is, en hoe ver de techniek daadwerkelijk is.
Wat is het precies?
In de traditionele petrochemie begint alles bij een raffinaderij. Ruwe olie wordt daar gesplitst in fracties zoals benzine, diesel en nafta, een lichte, vloeibare fractie die als feedstock naar een kraakinstallatie (cracker) gaat. Daar wordt nafta bij hoge temperatuur uiteengebroken in kleine bouwstenen zoals ethyleen en propyleen. Die bouwstenen zijn de basis van vrijwel alle kunststoffen, van pvc-buizen tot verpakkingsfolie. Ook aardgas wordt op vergelijkbare wijze gebruikt, vooral in de VS en het Midden-Oosten, en dient bovendien als grondstof voor kunstmest.
Alternatieve feedstocks proberen dezelfde bouwstenen te leveren, maar dan zonder nieuwe fossiele olie of gas uit de grond te halen. Er zijn grofweg vier routes. Ten eerste biomassa: plantaardige oliën, resten uit de landbouw of afvalvetten worden via een proces dat lijkt op raffineren (hydrotreating) omgezet in een product dat chemisch bijna identiek is aan fossiele nafta of diesel. Ten tweede afvalplastic: via pyrolyse, het verhitten van plastic zonder zuurstof, valt afval uiteen in een olieachtige vloeistof die terug de cracker in kan, als vervanger van fossiele nafta. Dit heet chemische recycling, in tegenstelling tot het smelten en opnieuw vormen van plastic dat we mechanische recycling noemen. Ten derde CO2 als grondstof: met groene stroom en elektrolyse kan CO2 samen met waterstof worden omgezet in syngas, methanol of synthetische brandstoffen (ook wel e-fuels of Power-to-X genoemd). Ten vierde gasfermentatie: bacteriën zetten koolmonoxiderijke restgassen uit bijvoorbeeld staalfabrieken om in ethanol, dat weer als bouwsteen dient voor kunststoffen of textiel.
Een belangrijk, maar minder bekend detail is dat deze alternatieve stromen in de praktijk vaak worden vermengd met fossiele grondstof in dezelfde installaties. Producenten gebruiken dan een boekhoudkundige methode, mass balance genoemd, om administratief te bepalen welk eindproduct als 'hernieuwbaar' mag gelden, ook al is op moleculair niveau niet te zien welk plastic molecuul uit welke bron komt. Dit is efficiënt omdat bestaande fabrieken hergebruikt kunnen worden, maar het ligt ook onder vuur bij critici die vinden dat het lastig controleerbaar is.
Wat wil men ermee bereiken?
De chemische industrie is wereldwijd een van de grootste verbruikers van olie en gas, niet alleen als brandstof maar juist als grondstof. Diezelfde sector is ook een van de moeilijkst te verduurzamen ('hard to abate'), omdat je fossiele koolstof nodig hebt om koolstofhoudende producten zoals plastic te maken. Alternatieve feedstocks zijn een manier om die koolstof elders te halen, uit afval, planten of de atmosfeer, in plaats van nieuwe fossiele bronnen aan te boren.
Daarnaast spelen drie andere motieven mee. Ten eerste klimaatbeleid: de Europese Unie heeft met de Renewable Energy Directive (RED III) en het pakket Fit for 55 wettelijke doelen gesteld voor het aandeel hernieuwbare en koolstofarme brandstoffen, onder meer in de luchtvaart via de ReFuelEU-verordening. Ten tweede de circulaire economie: afval dat nu wordt verbrand of gestort, krijgt zo een tweede leven als grondstof. Ten derde geopolitiek en prijsstabiliteit: minder afhankelijkheid van geïmporteerde olie en gas wordt sinds de energiecrisis van 2022 nadrukkelijker als voordeel genoemd.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Finse bedrijf Neste is wereldwijd een van de grootste producenten van hernieuwbare diesel en duurzame luchtvaartbrandstof (SAF), gemaakt uit afvalvetten, gebruikt frituurvet en dierlijke restvetten. Neste heeft zijn Rotterdamse raffinaderij de afgelopen jaren omgebouwd en uitgebreid om deze alternatieve feedstocks te verwerken, naast de traditionele olieraffinage op die locatie.
Het Amerikaans-Nieuw-Zeelandse bedrijf LanzaTech ontwikkelde een gasfermentatietechnologie die koolmonoxiderijke restgassen van bijvoorbeeld staalfabrieken omzet in ethanol met bacteriën. Sinds de opening van een eerste grootschalige fabriek in China rond 2018, in samenwerking met een Chinese staalproducent, wordt deze ethanol als feedstock gebruikt voor onder meer polyester in kleding; modemerken als Zara hebben hiermee geëxperimenteerd.
In Nederland draait bij SABIC op de Chemelot-site in Geleen sinds enkele jaren productie onder het merk TRUCIRCLE, waarbij pyrolyseolie uit gemengd kunststofafval als feedstock in de cracker wordt verwerkt. Een vergelijkbaar traject loopt bij BASF onder de naam ChemCycling, gestart rond 2018 in Duitsland.
Het Amerikaanse project Fulcrum Bioenergy probeerde huishoudelijk afval (municipal solid waste) om te zetten in vliegtuigbrandstof via de Sierra BioFuels-fabriek in Nevada. Dit project laat ook de keerzijde zien: het kampte de afgelopen jaren met aanzienlijke financiële en operationele problemen, wat illustreert hoe lastig opschaling in de praktijk is.
Het bedrijf Twelve (voorheen Opus 12) ontwikkelt elektrolysetechnologie om CO2 direct om te zetten in chemicaliën en e-fuels, met aangekondigde samenwerkingen met onder meer Mercedes-Benz en luchtvaartpartijen voor synthetische kerosine.
Hoe ver is de techniek?
Het eerlijke antwoord is: nog vroeg. Alternatieve feedstocks vormen op dit moment wereldwijd nog maar een klein, zij het groeiend, percentage van de totale grondstofstroom voor chemie en brandstoffen. Voor sectoren met een blendingverplichting, zoals luchtvaartbrandstof, stijgt het aandeel sneller doordat wetgeving een minimumpercentage voorschrijft dat de komende jaren oploopt.
Pyrolyse van plastic afval is technisch bewezen, maar de kwaliteit van de olie is wisselend en bevat vaak verontreinigingen zoals chloor, wat extra zuivering vereist voordat de olie in een cracker kan. CO2-conversie via elektrolyse heeft veel goedkope groene stroom en waterstof nodig om concurrerend te worden, en staat grotendeels nog op pilot- en demonstratieschaal. Gasfermentatie is inmiddels commercieel bewezen op enkele locaties, maar nog niet wijdverbreid.
Een terugkerend obstakel is simpelweg beschikbaarheid: er is wereldwijd niet oneindig veel gebruikt frituurvet of afvalplastic van goede kwaliteit, wat leidt tot prijsopdrijving en zorgen over fraude bij import uit verre landen. Ook blijven alternatieve feedstocks doorgaans duurder dan hun fossiele tegenhangers, waardoor overheidssteun, subsidies of verplichte bijmengpercentages vooralsnog nodig zijn om de markt op gang te houden.
Wie werken eraan?
Grote chemieconcerns als BASF, Dow, LyondellBasell, SABIC, Covestro en INEOS investeren in chemische recycling en biobased feedstocks. Op het gebied van hernieuwbare brandstoffen lopen Neste en projecten als Fulcrum Bioenergy voorop, terwijl technologiebedrijven zoals LanzaTech en Twelve gespecialiseerde omzettingsprocessen leveren.
Nederland speelt een relevante rol dankzij zijn petrochemische clusters: de haven van Rotterdam-Rijnmond (met onder meer Neste en Shell Pernis) en het Chemelot-cluster in Zuid-Limburg (SABIC) zijn plekken waar fossiele en alternatieve feedstocks naast elkaar worden verwerkt. Ook in Zeeuws-Vlaanderen, rond Terneuzen, lopen plannen om groene waterstof en ammoniak als toekomstige feedstock te introduceren.
Op regelgevend niveau bepaalt de Europese Commissie via RED III en Fit for 55 in belangrijke mate het tempo, terwijl brancheorganisaties zoals Cefic (de Europese koepel van chemiebedrijven) de sector vertegenwoordigen in dat beleidsproces. Internationaal volgt het Internationaal Energieagentschap (IEA) de ontwikkeling van hernieuwbare en alternatieve grondstoffen als onderdeel van de bredere energietransitie.