Produk kimia dari biomassa yang bermasa depan cerah

Ada sebuah artikel menarik tentang produk-produk kimia yang diproduksi dari biomassa dan dianggap memiliki propek yang lebih menjanjikan. Artikel ini disajikan di biofueldigest. Tulisan lengkapnya ada di sini. Secara singkat, penulisnya menyatakan bahwa meskipun biomassa memiliki kapasitas potensial yang sangat besar, akan tetapi ada beberapa perbedaan mencolok yang membuat biomassa sulit bertanding dengan minyak bumi. Di antaranya adalah komposisi biomassa yang tidak seragam karena variasi jenis feedstock yang mencakup alga, limbah industri kayu, limbah industri pertanian, kayu pepohonan, dan lain-lain. Logistik biomassa (tersebar dalam radius yang sangat luas, memiliki volume yang besar) juga menghadirkan kesulitan tersendiri yang dapat membatasi keuntungan investasi biomassa di skala besar. Dengan segala kesulitan biomassa ini, penulisnya menargetkan beberapa produk kimia yang dianggap berprospek cerah. Produk-produk ini mesti memiliki pasar yang luas dan nilai yang jauh lebih besar daripada biomassa. Di samping itu, grup/perusahaan yang melakukan riset untuk pengembangan produk-produk tersebut mesti memiliki kemampuan teknikal dan finansial yang baik untuk mengkomersiilkan prosesnya. Mereka menuliskan dua kandidat terkuat dan dua kandidat penantang untuk produk kimia berbahan baku biomassa.

Dua kandidat terkuat

Furanics

Furan dicarboxylic acid (FDCA) adalah kandidat terkuat sebagai produk biorefinery masa depan. BASF, Corbion, dan Coca-Cola merupakan investor untuk pengembangan, scale up dan komersialisasi FDCA.  Polimerisasi FDCA dengan ethylene glycol (yang juga dari biomassa) menghasilkan polyethylene-furanoate (PEF). PEF ini merupakan produk berbahan baku biomassa 100% dan dapat menggantikan polyethylene-terephthalate (PET) di pasar besar seperti botol, fiber, dan film.

Avantium adalah perusahaan terdepan yang mengembangkan teknologi pembuatan PEF lewat proses ‘YXY’ nya. Kelompok Avantium terdiri dari BASF, Danone, Coca-Cola, dan Tereos, produsen gula terbesar ketiga di dunia.

Corbion sebagai produsen utama asam laktat dan turunannya, serta laktida, juga aktif dalam mengembangkan proses fermentasi pembuatan FDCA. Mereka mengklaim bahwa PEF yang diproduksi dengan cara mereka akan menghasilkan yield  polimer yang sangat tinggi per kg bahan baku (hydroxymethylfurfural (HMF)).

Proses lain, Glucan Bio’s TriVersa Process™ menggunakan pelarut gamma-valerolactone (GVL) (juga dari biomassa) untuk mempercepat perusakan biomassa menjadi komponen-komponennya. Proses ini secara simultan menghasilkan produk-produk seperti HMF, DMF, THF, dan FDCA.

Ava Biochem telah memulai produksi komersial HMF tahun 2014 dengan kapasitas awal 20 tpa di Switzerland.  Mereka mengklaim sebagai perusahaan pertama di dunia yang berhasil memproduksi HMF konsentrasi sangat tinggi dari biomassa pada skala komersial.

GFBiochemicals juga sedang memproduksi levulinic acid langsung dari biomassa dengan kapasitas 10 ktpa di Italia.  GFBiochemicals baru-baru ini telah masuk ke pasar diversifikasi turunan levulinic acid dengan mengakuisisi Segetis.

Succinic acid

Succinic acid adalah produk kimia lain yang diproyeksikan akan tumbuh dengan sangat cepat. Saat ini, succinic acid diproduksi dari maleic anhydride, dengan menggunakan fraksi C4 dari naphtha dengan kapasitas lebih dari 15,000 tpa.

Reverdia, joint venture DSM dan Roquette, menggunakan proses fermentasi berpH rendah dan saat ini sedang memproduksi succinic acid berbahan baku biomassa (Biosuccinium™) di pabrik berskala 10 kta di Italia. Beberapa di antara pasar succinic acid di kompleks mereka adalah thermoplastics, pelarut, 1,4 butanediol/THF, dan farmasi. Grup Swiss Mader akan meluncurkan cat alkyl terbaru berbahan dasar biomassa dengan Reverdia’s Biosuccinium dan Roquette’s POLYSORB® isosorbide.  Cat CADELI yang baru dilaporkan memiliki sifat fisika yang sangat menarik seperti tahan benturan dan goresan, dan beberapa variasinya merupakan anti mikroba dan tidak memiliki formaldehyde.

BioAmber menggunakan dextrose konsentrasi tinggi dari cellulose untuk memproduksi 30,000 tpa bio-succinic acid melalui fermentasi di Canada. Ini akan menjadi dasar produksi bio-BDO dan bio-THF di masa depan. Team BioAmber mencakup firma research swasta ARD untuk scale-up, Cargill untuk raginya, dan Johnson Matthey untuk produksi BDO dan THF.  Grup Flokser telah mengembangkan kain kulit tiruan (artificial leather fabric) dengan anti gores yang lebih baik, dan sentuhan yang lebih lembut dengan material berbahan biomassa dari DuPont Tate & Lyle Bio Products dan BioAmber. Pasar ini diperkirakan sebesar 330 million pounds/tahun, setengahnya untuk succinic acid dan setengah lagi untuk 1,3 propanediol.

Joint venture Corbion dan BASF, Succinity sedang mengembangkan teknologi pembuatan succinic acid dengan fermentasi bakteri. Pabrik berkapasitas 10,000 tpa dimulai tahun 2014 di Spanyol. Myriant dengan partnernya UPC dan Sojitz sedang fokus mempromosikan plasticizer berbahan bio-succinic acid. Grup UPC berencana menggunakan bio-succinic acid dari Myriant dalam pembuatan phthalate-free plasticizers sedangkan Sojitz akan mengurusi masalah penjualan dan pemasaran.

Dua penantang

Adipic acid

Adipic acid adalan asam rantai karbon 6 yang digunakan dalam pembuatan 6,6, thermoplastic polyurethane resins, plasticizers, adhesives, dan synthetic lubricants, dengan perkiraan pasar sebesar $6.3 billion.  Nylon 6,6 merupakan konsumen terbesar adipic acid, sebesar 85% .

Perusahaan start-up seperti Rennovia, Verdezyne, dan Genomatica sedang mengembangkan rute produksi adipic acid dari biomassa, dengan tujuan menghasilkan nylon 100% dari biomassa. Beberapa di antaranya telah sampai ke skala demo. Adipic acid saat ini diproduksi dari minyak bumi, dengan dua langkah proses oksidasi dari cyclohexane. Proses ini menghasilkan 93% dari kapasitas adipic acid di seluruh dunia.

Verdezyne menggunakan enzym yang telah dimodifikasi secara genetis untuk memfermentasi glukosa menjadi adipic acid, sedangkan Rennovia menggunakan proses katalitik oksidasi udara untuk mengubah glukosa menjadi glucaric acid, yang kemudian di-hydro-deoxygenated menjadi adipic acid. Keuntungan kedua rute bio ini adalah penggunaan bahan baku glukosa sebesar $300/metric ton glukosa, dibandingkan dengan proses konvensional yang menggunakan cyclohexane, yang berharga $1,250/metric ton. Kedua proses alternatif ini sedang berjuang untuk meningkatkan selektivitas dan produktivitas katalisnya (Rennovia), dan laju turnover enzyme yang tinggi serta kinetik rute fermentasi enzym tersebut (Verdezyne). Sementara itu, Genomatica menggunakan mikroorganisma yang telah diubah secara genetik untuk mengubah glukosa menjadi adipic acid.

p-Xylene 

Para-xylene (pX), saat ini diproduksi oleh catalytic reforming naphtha, dan berkontribusi terhadap 80% karbon di PET. Pasar global PET sekitar 50 million tpa ($30 billion) dan tumbuh dengan laju 6% CAGR. Coca Cola memperkenalkan PlantBottle™ pada tahun 2009 yang mengandung 30% bahan baku dari gula (berupa monomethyl ethylene glycol (MEG)) dengan 70% terephthalic acid dari minyak bumi.

Tim Coca-Cola mencakup Gevo, Virent, dan Avantium, yang sedang mengembangkan teknologi-teknologi baru untuk memproduksi pX. Gevo bertujuan untuk memproduksi pX dari isobutanol lewat fermentasi. Proses dari Virent menghidrogenasi dan mengkondensasi gula dalam proses akuatik bertekanan tinggi yang disebut sebagai BioForming. Oxigenate yang dihasilkan kemudian dikonversi secara katalitik untuk menghasilkan campuran yang mengandung pX. Paraxylene dari Virent digunakan untuk memproduksi botol PET Coca-Cola pertama 100% berbahan baku biomassa. Avantium sedang mengeksplorasi berbagai rute ke pX yang melibatkan reaksi multi step dari turunan furan dan olefin.

Aliansi lain yang bekerja untuk mengembangkan aromatik dari biomassa adalah Anellotech dan partner Jepang mereka Suntory, pengembang teknologi dari Perancis IFPEN, lisensi dan engineering dari AXENS, dan perusahaan katalis Johnson Matthey. Pabrik test berketinggian 25 m dibuat di Texas. Proses Anellotech merupakan proses dengan satu reaktor – Bio-TCat™ (langsung dari biomassa ke pX) memberikan penghematan investasi dan biaya produksi dibandingkan dengan teknologi proses yang melibatkan banyak langkah.

Kesimpulan

Ada banyak produk kimia yang berpotensi untuk dikembangkan dalam konsep biorefinery. Daftar produk kimia terbaru yang disponsori oleh US DOE mencakup methoxyphenols, olefins, paraffins, methane, ethylene, HMF, isoprenoids, higher alcohols, dan fatty acids. Di IEA Bioenergy 2012 telah teridentifikasi sekitar 30 produk tambahan yang mungkin menarik. Produk apa dan bagaimana produk tersebut akan dikembangkan masih belum teridentifikasi. Tetapi, satu hal yang pasti bahwa biorefinery akan segera muncul.

Sumber:

http://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2016/06/16/hot-prospects-for-chemicals-from-biomass/

Leave a Comment