Closing Carbon Cycles with Renewable Amines (3CRA)

Aanleiding

The production of sustainable and circular bulk and platform chemicals has in recent years mainly focused on oxygen containing renewable carbon.

Voorbeelden uit Nederland zijn de synthese van HMF/FDCA uit lignocellulose (Avantium) en melkzuur/PLA (Corbion) door fermentatie van koolhydraten.

De duurzame synthese van zogenaamde stikstofhoudende platformchemicaliën zoals amines, daarentegen, staat nog in de kinderschoenen.

Amines zijn belangrijke bouwstenen voor de chemische industrie en worden bijvoorbeeld gebruikt voor de synthese van polyamiden (PA, markt $30-35 miljard) en polyurethanen (PU, markt $70-75 miljard).

De overgrote meerderheid van industrieel beschikbare amines is van fossiele oorsprong en het gebruik van circulaire/biobased bronnen voor hun productie, zoals plastic recyclaat en biomassa, zou niet alleen een duurzame alternatief zijn, maar ook de afhankelijkheid van petrochemicals verminderen.

Doelstelling

In dit voorstel streeft een consortium van kennisinstellingen (wo, hbo) en industrie ernaar de synthese van platformamines uit biomassa en end-of-life plastics uit te voeren.

Bovendien zal het de chemische re/upcycling van polyamiden en polyurethanen onderzoeken door middel van ammonolyse, een depolymerisatiereactie met behulp van ammoniak (NH3).

De verkregen producten worden vervolgens gezuiverd van onzuiverheden en bijproducten, en in het geval van polyurethanen worden de verkregen amines gebruikt voor herpolymerisatie.

Bij de depolymerisatie van polyamiden worden de amides eerst gehydrolyseerd naar de overeenkomstige carbonzuren en gebruikt in de herpolymerisatie naar polyamiden.

De bovenstaande cycli zijn bijzonder geschikt voor end-of-life plasticstromen uit sorteerinrichtingen die niet geschikt zijn voor mechanische/chemische recycling.

Eventueel materiaalverlies wordt gecompenseerd door de synthese van amines uit (mengsels van) end-of-life plastics en biomassa (organische afvalstromen).

De ammoniak die nodig is voor depolymerisatie kan worden gesynthetiseerd uit groene waterstof (Haber-Bosch proces).

Korte omschrijving

• Synthesis of (di)amines from biomass (including aniline, aromatic and aliphatic diamines)
• Synthesis of (di)amines from end-of-life plastics (from PP/PE & polyesters)
• Polymerisation of renewable diamines towards polyamides and polyurethanes
• Molecular recycling (including Twaron, nylon, MDI based foams and elastane)
• Evaluation (LCA/TEA) and process design
• Development of new circular business models
• Installation of Innovation communities (fasten acceptance)

Resultaat

Closing carbon cycles (high carbon efficiency) and supplementing the amines needed for the chain from biomass and end-of-life plastics results in a significant CO2 saving, a reduction in material input and waste.

Ons project richt zich op een aantal specifieke industrieel relevante gevallen/ketens en moet/zult resulteren in economisch, ecologisch (inclusief veiligheid) en sociaal aanvaardbare routes voor recycling van polyamiden en polyurethanen.

Commercialisatie van de verkregen resultaten wordt voorzien door de betrokken bedrijven.

Bovendien, aangezien ons project zal resulteren in een breed scala aan nieuwe en drop-in (di)amines uit duurzame bronnen, zal het de aantrekkelijkheid vergroten om deze duurzame monomeren te gebruiken voor momenteel bereide en nieuwe polyamiden en polyurethanen.

Ook andere markttoepassingen (farmacie, fijne chemicaliën, coatings, elektronica, enz.) worden voorzien voor de duurzame amines die binnen ons voorstel zijn gesynthetiseerd.