Ontwikkelingen in de industrie


Traditioneel worden in de chemische industrie producten door fabrieken met steeds grotere capaciteit geproduceerd om zo de productiekosten zo laag mogelijk te houden. De realisatie van een dergelijke fabriek vergt een grote investering die niet eenvoudig ongedaan gemaakt kan worden. In recente jaren zijn er meerdere ontwikkelingen gaande die deze gang van zaken in de toekomst kunnen veranderen.

Procesintensificatie

Een eerste ontwikkeling is procesintensificatie. Procesintensificatie houdt in dat het ontwerp van het proces dusdanig is dat er optimaal gebruik gemaakt kan worden van de chemische en fysieke eigenschappen van de producten die verwerkt worden. In de praktijk betekent dit bijvoorbeeld dat grote batch reactorvaten vervangen worden door een veel kleinere buis waarin een continue stroom van reactanten met elkaar gemengd worden en kunnen reageren. Door het gebruik van kleiner materieel is het veel beter mogelijk om materialen gelijkmatig te verwarmen (koelen), kunnen reactanten preciezer met elkaar gemengd worden, en is er veel minder pijpwerk (met bijbehorende verwarming of koeling) tussen de verschillende onderdelen van een fabriek nodig. Al met al zorgt dit voor een lager energiegebruik en voor een lagere verspilling van producten. Door de lagere capaciteit van deze opstellingen lijkt het er echter voorlopig op dat deze enkel rendabel zijn voor producten waarvan kleine hoeveelheden verkocht worden (zoals specialty chemicals).

Modulaire fabrieken

De tweede ontwikkeling is het modulair opbouwen van fabrieken. Als een fabriek modulair is opgebouwd wordt niet in een keer de gehele fabriek gebouwd, maar wordt slechts een basis (infrastructuur en ondersteunende voorzieningen) voor de gehele fabriek en een gedeelte van de uiteindelijke capaciteit gerealiseerd. Na verloop van tijd, als de vraag zich ontwikkelt zoals verwacht, worden extra 'modules' aan de fabriek toegevoegd. Op deze manier wordt uiteindelijk een volledige - zij het een wat duurdere - fabriek gerealiseerd. De modulaire opbouw van een fabriek maakt het ook mogelijk om bij het ontwerp van de fabriek al rekening te houden met de mogelijkheid dat er regelmatig geschakeld moet worden tussen productieprocessen. De installaties in een dergelijke fabriek worden hiervoor op zo'n manier opgesteld dat ze vanuit de controlekamer eenvoudig uit het productieproces gehaald kunnen worden of aan het productieproces toegevoegd kunnen worden. Deze configuratie van een fabriek is enkel rendabel voor producten waar het volume relatief laag van is en voor producten waar de marge relatief groot van is. Omdat deze fabrieken duurder zijn dan de traditionele fabrieken is het van belang dat er relatief vaak geschakeld moet worden tussen opstellingen en dat er voldoende marge op de producten zit zodat de grotere investering terugverdiend kan worden. Dit sluit aan bij de algehele trend in de chemische industrie dat er een bewustere keuze gemaakt wordt voor het type fabriek op basis van het volume en de marge van de producten die geproduceerd moeten worden.

Voorbeeld

De eerste figuur toont de technologie die gebruikelijk wordt toegepast. Deze technologie gebruikt batchverwerking, wat betekent dat een bepaalde hoeveelheid van de 3 feedstocks in de reactor gedaan wordt. Als de gewenste hoeveelheid in de reactor aanwezig is wordt de reactie gestart, wat resulteert in het gewenste product. Als de reactie is afgelopen wordt het product uit de reactor verwijderd en opgeslagen in de product tank. Deze opslag is nodig omdat de verwerkingsstap die hierna volgt niet direcht de geproduceerde "batch" kan verwerken.


Traditionele opzet. Image used with the permission of the Department of Chemical Engineering and Biotechnology, University of Cambridge, Bron: University of Cambridge 2014w

In de tweede figuur wordt het geïntesifeerde proces getoond. Deze technologie maakt gebruik van continue verwerking, wat betekent dat een continue stroom van de 3 feestocks (in een bepaald verhouding) in de reactor geïnjecteerd wordt. De reactor is een lange buis waarin bladen gemonteerd zijn die de feedstock met elkaar mengen als ze door de reactor heen gaan. Aan het eind van de buis komt het gewenste product uit de reactor. Omdat door middel van deze techologie een stabiele stroom van het product wordt geproduceer is er geen grote product tank nodig. De volgende verwerkingsstap kan namelijk deze stroom direct verwerken. Echter, om schommelingen in het process op te kunnen vangen wordt er wel een veel kleinere buffer tank gebruikt, zodat de volgende verwerkingsstap continue van het product voorzien kan worden.


Geïntensifeerde opzet. Image used with the permission of the Department of Chemical Engineering and Biotechnology, University of Cambridge. Bron: University of Cambridge 2014w


Hernieuwbare kunststoffen

Tegenwoordig worden er steeds meer kunststoffen gemaakt uit hernieuwbare bio-grondstoffen. De meeste bio-plastics zijn gemaakt op basis van zetmeel uit maïs, aardappelen of tarwe. Om die kunststoffen voldoende houdbaar te maken, worden ze met (afbreekbare) weekmakers beschermd tegen inwerking van water en bacteriën.

Andere bioplastics worden gemaakt uit melkzuur: polymelkzuur of poly-lactic acid (PLA), dat wel waterbestendig is.

Om het verwarrend te maken: niet alle bio-plastics zijn composteerbaar, terwijl sommige kunststoffen die uit aardolie worden gemaakt wel composteerbaar zijn.

Meer weten: Milieucentraal over composteerbaar kunststofw

Bronnen

University of Cambridge 2014w,
University of Cambridge 2014w, University of Cambridge, Department of Chemical Engineering and Biotechnology, OFM: Process Intensification, geraadpleegd 28 januari 2014.

Laatste wijziging: 16-12-2015
Creative Commons-Licentie
Deze publicatie valt onder een Creative Commons licentie. Zie hiervoor het colofon.