Vier ingrediënten voor een ijzersterke chemiesector

Het succes van België als wereldspeler in de chemie? Volgens Geerdt Magiels, bioloog, wetenschapsfilosoof en medeauteur van het boek Mensen en moleculen, ligt de verklaring in een vruchtbaar en veerkrachtig ecosysteem. “Het is een verhaal dat twee eeuwen overspant, met mensen en hun ideeën in de hoofdrol, in samenspel met cruciale omgevingsfactoren.”

Universiteiten en spin-offs.

“Een van de wortels van de hedendaagse biotechnologie ligt in de universiteit van Gent”, vertelt Magiels. “Begin jaren tachtig lieten Marc Van Montagu, Walter Fiers en Jozef Schell zich inspireren door de ontdekking van de structuur en de werking van DNA. Met die kennis gingen ze onder andere op zoek naar manieren om de eigenschappen van planten gecodeerd in hun genen te transplanteren. Dit werk ligt mee aan de basis van gentechnologie waarmee gewassen vandaag worden verbeterd. Dergelijke kenniscentra, hogescholen en universiteiten zijn van groot belang voor de vooruitgang van de sector. Op deze plekken floreert onderzoek, worden mensen opgeleid en kan kennis groeien. Het is ook de voedingsbodem van het VIB (Vlaams Instituut voor Biotechnologie), een krachtig samenwerkingsverband tussen onderzoeksinstellingen van verschillende universiteiten en een sterk netwerk van spin-offs die wetenschappelijke inzichten tot praktische oplossingen ontwikkelen.”

Het VIB is een uniek gegeven en wordt door andere landen benijd, aldus Magiels. Een andere historische ontwikkeling was de gedurfde samenwerking tussen de Vlaamse rector Pieter De Somer van de KU Leuven en de Waalse Christian de Duve. Samen richtten ze het farmaceutisch bedrijf R.I.T. op, dat nauw samenwerkte met het Leuvense Rega Instituut. Na de Tweede Wereldoorlog werd hier het allereerste antibioticum penicilline geproduceerd. R.I.T., ondertussen opgenomen in de farmaceutische gigant GSK, groeide uit tot een van de grootste onderzoeks- en productievestigingen voor vaccins ter wereld. Per dag worden er meer dan 2,5 miljoen vaccins geproduceerd.”

Gunstig ondernemersklimaat.

“Biologen beschouwen een ecosysteem als een gelaagd samenspel van verschillende factoren, zoals populaties van organismen die als een levend web met elkaar verweven zijn. Ze worden onderling verbonden in netwerken waar energie en informatie doorheen stromen.” Magiels gebruikt de ecologie als metafoor voor de chemiesector. “Dat geheel wordt gevormd door lokale omstandigheden, zoals bodem en klimaat.” Ook voor de ontwikkeling van de chemiesector is het ondernemersklimaat een belangrijke en doorslaggevende succesfactor gebleken. “De chemiesector in België is evenzeer een socio-economisch complex. Het is een netwerk van grote en kleine bedrijven, van kennis- en onderzoekscentra.”

De auteur beschrijft het als een vruchtbare voedingsbodem voor en van ondernemers: “Er is een zeker durfkapitaal aanwezig. Beginnende ondernemers vinden de steun en de middelen om hun dromen vorm te geven. Daarbij is een ondersteunend beleid natuurlijk ook van belang.” Die eerste generaties van biotech-ondernemers kennen de sector als geen ander en weten wat ze met hun kapitaal kunnen betekenen. Ze weten wat nodig is om de opstartfase te overleven. “Verder zijn er ook spin-offs van universiteiten. Waar de academische wereld zich vroeger ver hield van het geldgewin, heeft nu elke zichzelf respecterende universiteit een afdeling die zich hiermee bezighoudt. Ze participeren in wetenschapsparken en incubatoren. Ook dat draagt bij aan een vruchtbaar klimaat van ondernemerschap.”

Oord van vooruitgang.

“Je kunt het succes van de Belgische chemie niet loskoppelen van haar centrale ligging. De haven van Antwerpen is strategisch gelegen en dient als een knooppunt van transport en industrie. Alle grote spelers konden hier, dicht bij het hinterland en verbonden via een performant pijpleidingennetwerk, samen uitgroeien tot de grootste geïntegreerde chemiecluster ter wereld”, legt Magiels uit. “België is ook een knooppunt van kennis. Het is in onze hoofdstad waar de wereldtop van fysici en chemici op vaste basis bij elkaar komen op de inmiddels legendarische Solvay-conferenties.”

Deze conferenties werden in 1911 in het leven geroepen door Ernest Solvay, de ingenieur en industrieel die in 1861 een nieuwe methode bedacht om soda op industriële schaal te produceren en daarmee een fortuin vergaarde. “Zijn productiemethode was behalve vernieuwend ook veel milieuvriendelijker dan het traditionele Leblanc-procedé. Het is misschien wel een eerste voorbeeld van een industriële werkwijze met een circulair karakter waarbij alle nevenproducten verwerkt werden. Ook dat was grensverleggend.” De wetenschapsfilosoof wijst erop dat de Belgische chemiesector de grenzen van de mogelijkheden steeds opnieuw helpt te verleggen. “Het zonnevliegtuig Solar Impulse vloog in 2010 de aarde rond zonder een druppel brandstof te verbranden. Dat was enkel en alleen mogelijk dankzij onze vooruitstrevende chemietechnologie. Solvay leverde 6000 onderdelen, onder meer voor batterijen en zonnecellen. Het cockpitraam, gemaakt uit supersterk polycarbonaat, werd gemaakt bij Covestro in Tielt.”

Mensen met ideeën.

“Naast Solvay staan er nog heel wat ronkende namen in de geschiedenisboeken. “In 1905 vestigde Lieven Gevaert zijn filmrolletjesfabriek in Mortsel. Hij bleef investeren in vernieuwing, en na een fusie met het Duitse Agfa groeide Agfa-Gevaert uit tot een wereldspeler in de chemie van het dunne oppervlak.” Ook Gentenaar Leo Baekeland was een man met een missie. Hij bedacht een fotopapier dat ontwikkeld kon worden bij kunstlicht. “In 1907 nam hij een patent op bakeliet, de eerste synthetische kunststof.” Tot eind jaren vijftig de meestgebruikte kunststof ter wereld. “Baekeland is de enige Belg in het lijstje van de honderd belangrijkste personen van de twintigste eeuw van het toonaangevende magazine Time.”

En er zijn nog Belgische actoren die het ecosysteem hebben verrijkt en versterkt. “De Union Chimique Belge begon eind jaren twintig als een traditioneel chemiebedrijf met eenvoudige basisproducten. Met een nieuwe vestiging in Eigenbrakel in de jaren zeventig, verschoof de focus naar producten met een hogere toegevoegde waarde. Vandaag ontwikkelt deze onderzoeksafdeling medicijnen voor de behandeling van onder andere epilepsie, allergie en reuma.” En wie zeker niet mag ontbreken in dit lijstje is dokter Paul Janssen: “Hij richtte in 1953 Janssen Pharmaceutica op om nieuwe geneesmiddelen te ontwikkelen en produceren.” Zes geneesmiddelen uit de Janssen-labs prijken op de lijst van essentiële geneesmiddelen van de Wereldgezondheidsorganisatie.”

Groene en circulaire chemie of géén chemie

Hoe zet je afval om in grondstoffen? Hoe optimaliseer je je chemische proces of maak je het groener? Op dit soort vragen zoekt het expertisecentrum Duurzame Chemie van Karel de Grote Hogeschool samen met het bedrijfsleven antwoorden. Het expertisecentrum doet al meer dan 15 jaar praktijkgericht wetenschappelijk onderzoek om de resultaten vervolgens in te zetten in de chemische industrie. De focus ligt daarbij op de valorisatie van nevenstromen, afval dus, en op het gebruik van artificiële intelligentie voor de optimalisatie van chemische producten en processen. Afvalstromen uit de landbouw en de voedingsindustrie worden door de onderzoekers bijvoorbeeld omgezet in natuurlijke gewasbeschermingsmiddelen, antioxidanten en kleurstoffen. Spuislib, een afvalstroom uit de waterzuivering, wordt ingezet in beton- en lijmapplicaties. “Bedrijven komen met hun vragen bij ons en wij zetten onze onderzoeksexpertise in om een duurzame oplossing aan te bieden die ze direct kunnen toepassen in hun bedrijf”, vertelt Jeroen Geuens, hoofd van het expertisecentrum.

‘Daarin verschilt onderzoek aan hogescholen van onderzoek aan universiteiten. De onderzoeksvragen die we behandelen zijn rechtstreeks afkomstig van het werkveld’, vertelt Geuens. ‘We hebben een zeer nauwe band met het chemisch werkveld. Als we merken dat meerdere bedrijven met hetzelfde probleem zitten, starten we een collectief onderzoeksproject rond dit probleem. We betrekken in deze projecten steeds de hele waardeketen, dit wil zeggen bedrijven die met een bepaalde nevenstroom zitten, bedrijven die over de installaties beschikken om deze nevenstroom te verwerken en bedrijven die de chemische componenten die uit deze nevenstroom gebruiken in hun eindproducten. Als we een zeer specifieke nood capteren bij één bedrijf, starten we een zogenaamd dienstverleningsproject op, één-op-één met dat bedrijf.’

In het project Biocolor (2020-2022) worden afvalstromen uit de landbouw en uit de voedingsindustrie verwerkt tot natuurlijke kleurstoffen. Het Vlaamse Inagro en het Nederlandse Delphy, beide onderzoekscentra voor land- en tuinbouw, zorgen voor de aanlevering van de grondstoffen. Het bedrijf Add Essens uit Lokeren kan op industriële schaal extracties van kleurstoffen uitvoeren en zorgt dus voor de opschaling binnen het project. Wat betreft de toepassing van de natuurlijke kleurstoffen worden er 2 opties verkend: textiel en voeding. Voor de toepassing in textiel zijn 3 projectpartners betrokken, namelijk Masureel, Centexbel en het Fashion and Textiles Innovation Lab van HoGent. Food Pilot, onderdeel van ILVO, voert testen uit op het kleuren van yoghurt.

‘We gaan steeds op zoek naar de meest geschikte projectpartners’, zegt Geuens. ‘We beperken ons daarbij niet tot de landsgrenzen of tot de grenzen van universitaire associaties, we staan open voor samenwerking met iedereen die relevante expertise heeft en zijn schouders mee onder het project wil zetten en we werken bij voorkeur interdisciplinair, dat is enorm verrijkend.’

Annelore Wens, onderzoeker op het Biocolor project, vertelt: ‘De focus van het project ligt op duurzame technologieën om de kleurstoffen uit de afvalstromen te extraheren. We gebruiken bijvoorbeeld geen organische oplosmiddelen maar gewoon water als solvent. De resultaten zijn soms verrassend, zo geeft het extract van afval uit rode kool alles behalve een rode of paarse kleur. De eerste testen op textiel zijn veelbelovend. Momenteel wordt bij de projectpartners de kleurvastheid bestudeerd terwijl wij verder werken aan de toepassing in voeding namelijk het kleuren van yoghurt.’ Op de vraag op welke nevenstromen ze al gewerkt heeft antwoordt Wens: ‘Dat zijn er verschillende, bijvoorbeeld ajuinschillen, snoeiafval van liguster, walnoten, afval van avocado’s en mango’s, perskoek uit de fruitsapindustrie zoals van frambozen. We werken ook rechtstreeks op de planten zelf, zo hebben we bijvoorbeeld al experimenten uitgevoerd op tijm, brandnetel, meekrap, wouw en wede.’

‘Het is soms leuk te zien dat één bepaalde nevenstroom kan ingezet worden in verschillende toepassingen’, vult Geuens aan. ‘Zo kunnen we uit dezelfde nevenstroom met water een kleurstof extraheren terwijl we met superkritische CO2 componenten extraheren die als antioxidans kunnen dienen.’ ‘Dit is de toekomst’, zegt Geuens, ‘het volledig benutten van een nevenstroom, er alle waardevolle componenten uithalen. Belangrijk punt hierbij is dat naast de duurzaamheid van de grondstof ook de duurzaamheid van het hele proces niet uit het oog verloren wordt. Een proces kan immers pas duurzaam zijn als het ook economisch duurzaam is. We hebben ons de afgelopen jaren daarom gespecialiseerd in de optimalisatie van extractieprocessen. Hiervoor gebruiken we klassieke, statistische tools maar ook meer geavanceerde technieken zoals algoritmes uit de artificiële intelligentie. Een proces dat optimaal verloopt heeft een lager grondstofverbruik, kost minder energie, heeft dus een kleinere carbon footprint en kost vooral ook minder geld. Dan pas wordt het interessant en industrieel relevant.’