2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage Naar een Technology Roadmap Bioraffinage Wageningen, 7 december 2006 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 1

Welkom Johan Sanders Professor Valorisation of Plant Production Chains Wageningen University and Research center 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 2

09:30 – 09:45 Welkom 9:45 – 10:00 Bijdrage biomassa aan de verduurzaming van de Nederlandse economie in 2030 en de noodzaak van een Technology Roadmap Bioraffinage 10:00 – 10:30 Proces totstandkoming van een Technology Roadmap aan de hand van een voorbeeld - wat wordt er van de stakeholders verwacht? Koffiepauze 10:45 – 12:15 Sessie 1. Vaststellen belangrijkste aspecten Technology Roadmap Bioraffinage Lunch 12:45 – 14:15 Sessie 2. Analyse technologieontwikkelings- en implementatie- trajecten, incl. kritische succesfactoren Theepauze 14:30 – 14:50 Sessie 3. Hoe nu verder? 14:50 – 15:00 Afsluiting Programma 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 3

Organized by Dutch knowledge network on biorefineries “Biorefinery.nl” A close co-operation of different stakeholders (industry, universities, institutes, NGOs, GOs) with a broad variety of disciplines working together in research, development and demonstration of (innovative) biorefinery concepts for implementation in the Dutch economy and abroad. Knowledge import and dissemination (www.biorefinery.nl, newsletters, national workshops, …) Definition of a national Biorefinery Vision within an European and global framework Develop a Technology Roadmap, incl. SRA and Technology Deployment Plan 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 4

Doel van de 2e Workshop Gezamenlijk analyseren: Welke biomassa-conversietechnologie-producttoepassing ketens? Welke sleuteltechnologieën in die ketens? Wat is de status van die technologieën en welke R&D-trajecten zijn noodzakelijk voor marktimplementatie? Welke niet-technologische kritische succesfactoren? Welke stakeholders hebben belang bij sleutel-technologieën? Welke stakeholders dienen samen te werken? 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 5

Resultaatverwachting Workshop Overeenstemming over belangrijke aspecten van een Technology Roadmap Een overzicht van sleuteltechnologieën, implementatietrajecten en KSFn Globaal Plan van Aanpak Betrokkenheid van diverse stakeholders 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 6

Bijdrage biomassa aan de verduurzaming van de Nederlandse economie in 2030 en de noodzaak van een Technology Roadmap Bioraffinage Johan Sanders Professor Valorisation of Plant Production Chains Wageningen University and Research center 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 7

Bioraffinage workshop Wageningen Wageningen, 7 december 2006 Johan Sanders Professor Valorisation of Plant Production Chains Wageningen University and Research center

Platform Groene Grondstoffen 30% substitution of fossil by Biomass in 2030 25% chemical resources (140 PJ) 60% transportation fuels (324 PJ) 17% heat (65 PJ) 20% electricity (203 PJ)

30% Dutch fossil substitution by biomass in 2030 = 900 PJ Import (%) 50* 75 100 55/36 *** Land requirement (kha/PJ) 9 (2)** 5 3 Absolute land requirement (kha) 2300 (300) 1250 3550 * No additional import ** no land required *** additional import chemicals oil fermentation/ethanol electricity/heat/synth. natural gas Total

Biomass can have different applications and contributions.. Integral cost prices (€/GJ end product) Raw material cost fossile (€/GJ) Netherlands energy is 3000PJ Heat 4 3 (coal) +/- 20% Electricity 22 6 (coal) +/- 20% Transport fuel 10 8 (oil) +/- 20% Average bulk chemicals 75 30 (oil) +/- 20% Rest +/- 20%

Biomass can bring different contributions to the farmer (€/ha) Assuming a yield of 10 tonnes dry weight per hectare, being 160 GJ, using all crop and good agricultural practices up to double values could be obtained: 20 tonnes whole crop yield, 320 GJ/ha €/hectare All Energy at coal value All transportfuel All bulkchemical 20% bulkchemical, 80% Energy 20% bulkchemical, 40% fuel, 40% Energy : 640 --- : 1360 --- : 6400 --- : 1800 – 3600 : 2080 - 4160

Large scale biorefinery

Schematic overview of the lumped processes, converting the renewable and fossil feedstocks into desired product classes

Coloured areas indicate feasible/attractive process routes for various crude oil and biomass price ratios

PGG, Coproduction of energy, Fuels and Chemicals from Biobased Renewable materials Fractionation of biomass (large and small scale) Fermentation, enzymatic/chemical conversion of biomass into chemicals and/or biofuels and other types of energy (electricity and heat) Thermochemical conversion( Gasification, pyrolysis, co-combustion) of biomass for chemicals and/or other types of energy (electricity and heat)

Beschikbaarheid grote biomassastromen in de tijd Reststromen, alleen geschikt voor E/W/S (Koppejan) Optimalisatie ruwvoerketen + grasbioraffinage Import tarwe/raap voor biofuels + verwerking reststromen Reductie verteringsverliezen rund door voeraanpassing Import half- en eindproducten Hoogwaardige verwerking reststromen VGI Mestbioraffinage, hoogwaardige verwerking mest Waterplanten NL N-chemicaliën + fermentatiegrondstof uit NL aardappel en biet Olie uit NL raapzaad Zoutwaterlandbouw NL Zeewieren NL (Noordzee) 2005-2010 2015-2030 2010-2020 2008-2013 Nederland import Verwachte commercialisatie in:

Biobased Economy Ketens Teelt/Oogst Voorbehandeling Transport/Opslag export Haven als: Verwerking Rotterdam Toepassing Lignocellulose densificatie Pyrolyse olie Torrefactie pellets HTU biocrude FT diesel Transportbrandstoffen Elektriciteit warmte Oliegewassen - Zaad, bonen Raffinage/conversie Diervoeder Kunstmest chemie Suiker/zetmeel (hydrous) ethanol fermentatie Zaden graankorrels Blad Eiwit (hydrolysaat) Algen Biocrude HTU HTU upgrading Mest

Afsluiting © Wageningen UR

Grootschalige import producten Pyrolyse olie Torrefactie pellets HTU biocrude Niet gezuiverd syngas (hydrous) ethanol Biodiesel Puur plantaardige olie Raapzaad Sojabonen Graankorrels Ruw eiwit (hydrolysaat)

Small scale processing Forward integration reduces tranport cost and seasonality and will give more income to the farmer Fields Farm Processing Present 100% 100% Return flow 10% concentration fermentation Concept Small scale processing 100% Return flow 70% 30%

Other co-products as a consequence of biofuel production if 10% of the WW transportation fuels are produced from corn, wheat, rape, palm, sunflower, cane this will supply 100 million tonnes of proteins Several bulkchemicals might be produced from amino acids Enzyme and/or fermentation technology will enable efficient processes

Source: PERP Report Ethanol 04/05-8

From gluten to bulkchemicals 2005: USA 5,5 Mtonnes DDGS à 60-110 $/ton; (90€/ha) 2012: 15 M tonnes (only from ethanol) Byproduct value almost equal to ethanol value: 380 kg glutamic à 400/tonne = 155 70 kg serine à 700/tonne = 50 70 kg leucine ? = 150 kg essential aa’s à 1000/tonne = 150 300 kg other aa’s à 500/tonne = 150 Gluten products: total 500+ €/ha 3.5 m3 ethanol à 250/m3 = 875 €/ha

Ontwikkeling van NL BbE bouwt voort op sterktes van NL: Havens, Landbouw, Chemie

Proces totstandkoming van een Technology Roadmap aan de hand van een voorbeeld Wat wordt er van de stakeholders verwacht? Jeroen Kempenaer Twynstra The Bridge 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 26

Proces totstandkoming van een Technology Roadmap 2de Workshop Bioraffinage Wageningen, 7 december 2006

Agenda The Bridge in the kort algemene aspecten van een Technology Roadmap (TRM) een eerste ontwerp als voorbeeld

Twynstra The Bridge is gespecialiseerd in innovatie en business development “Als meer van hetzelfde niet meer goed genoeg is” The Bridge: is deelneming van de Twynstra Groep biedt diensten voor Innovation Performance, New Business Search, en Project Management heeft ervaring met vergelijkbare mapping-projecten - genomics DSTI BASF, biochemisch bedrijf heeft een relevant netwerk: Akzo, Avebe, Cehave, Cosun, CSM, Dow, DPI, DSM, DSTI, MINEZ, MINLNV, Shell, TUD, TUE, Uniqema, WUR …….

Een TRM is een constructivistische en collectieve verkenningsmethodiek “Iedere” TRM heeft twee hoofdstappen: het bepalen (specificaties en time-to-market) van de beoogde nieuwe Product-Markt-Combinaties (PMC’s) N.B. Een PMC is de wat/voor wie/waarom combinatie in ruime zin! het identificeren van de ontwikkelen technologie en infrastructuur om dit te realiseren Het TRM proces moet voldoen aan twee randvoorwaarden: het is pro-actief en constructivistisch, een zekere maakbaarheid wordt verondersteld of vereist het collectieve moet een belangrijke value added zijn, én zo worden ervaren

Zeker bij de eerste hoofdstap is concretiseren cruciaal Bij het vaststellen van de PMC’s richt het proces zich met name op gezamenlijk definiëren, visie vorm geven: Bijvoorbeeld VRAAG: De markt heeft in de toekomst behoefte aan product X voor toepassing 1, Y voor 2 en Z voor 3. AANBOD: Over W jaar levert deze biorefinery, economisch aantrekkelijk de producten X, Y en Z, en wel respectievelijk P, Q en R ton/jaar uit de duurzaam hernieuwbare grondstoffen A, B en C op energie netto neutrale basis en met nuttig gebruik van alle reststromen Mogelijke PMC op basis van vastgestelde criteria zoveel mogelijk gedefinieerd en zo SMART mogelijk

Ook de maakbaarheid en het collectieve zijn echte bouwstenen voor een TRM Een routekaart verondersteld maakbaarheid, dus: dat het eindpunt voor te stellen en te definiëren is (qua tijdslijn en qua specificaties) dus ook technologische stappen in te schatten zijn qua inspanning en met name doorlooptijd (binnen 5 jaar proof-of-principle, bijvoorbeeld) en dat betrokkenen de resultaten kunnen (laten) behalen, kortom benodigde betrokkenen doen mee Het is een collectief proces, ofwel: deelnemers hebben gedeelde ambities en een gezamenlijk belang achten het proces van even groot belang als het eindresultaat mikken op het vergroten van de taart en niet de taartpunt

Voorbeeld van een mogelijke TRM projectontwerp

Het biorefinery TRM project is opgebouwd uit drie fases Januari 2007 April/mei 2007 Aug/sept. 2007 November 2007 Voorbereidin-gen door het netwerk Biorefinery Verkennen Identificeren gewenste product-markt-combinaties Mapping Selectie en mapping van TRM doelen Consolideren Uitwerken TRM, informeren stake-holders. Activiteiten bronnen van input scope criteria ambitie Activiteiten SMART PMC’s vaststellen uit techno push en market pull Activiteiten selecteer PMC’s identificeer technologie “punten” op de kaart kies de beste route Activiteiten schrijven van de roadmap betrekken / informeren van derden opzetten next steps VOORBEELD

De eerste fase brengt PMC’s met hoog potentieel in kaart Door identificatie van te halen technologie/business doelen …. “Pull” door nieuwe / betere / aanvaardbaardere producten Biobased producten Refinery processen Process efficiency , flexibiliteit  Energie, water, vervuiling Apparaten Innovatie apparaten Enabling kapitaalskosten Kennis Verbetering kennis-positie en -groei 2007 2012 2017 2022 2027 VOORBEELD

Overall planning Fase 1: Verkennen – van toekomstvisies naar ‘PMC’s VOORBEELD Stuurgroep Progress Meeting Progress Meeting Criteria Meeting Progress Meeting Progress Meeting Go / No-go Fase 2 Besluit over “targets” Projectgroep Kick-off Fase 1 Interim results Longlist targets PMC Selection & advies aan Stuurgroep Search Teams Kick-off Search Teams Interim results Final Results Veld van deelnemers Grote workshop “PMC” evaluatie Deliverables Website Formats Fase 1 PMC Criteria Report Fase 1 DVD/CD-rom

In fase 2, “Mapping” wordt de route naar de PMC’s en de obstakels in beeld gebracht De 2e fase begint met de geselecteerde PMC’s de eerste stap levert mogelijke punten op de kaart op de 2de stap levert de route op naar de PMC met identificatie van de obstakels VOORBEELD

Overall planning Fase 2: Mapping – van ‘PMC’s’ naar Road Maps VOORBEELD Stuurgroep Progress Meeting Progress Meeting Progress Meeting Progress Meeting Besluit Roadmaps & obstakels Projectgroep Kick-off Fase 2 Interim results Interim results Selection Actions Map Teams 1st Mapping Workshop 2nd Mapping Workshop Final Results Veld van deelnemers Grote workshop Evaluatie Roadmaps & obstakels Deliverables Formats Fase 2 Report Fase 2

Het TRM project brengt PMC’s met hoog potentieel in kaart Door identificatie van te halen technologie/business doelen …. …. en de te overkomen obstakels .. “Pull” door nieuwe / betere / aanvaardbaardere producten Biobased producten Refinery processen Process efficiency , flexibiliteit  Energie, water, vervuiling Apparaten Innovatie apparaten Enabling kapitaalskosten Kennis Verbetering kennis-positie en -groei 2007 2012 2017 2022 2027 VOORBEELD …. zowel als de route om daar te komen

wordt in hoge mate bepaald door de beschikbaarheid van Wat wordt van deelnemers verwacht Bijdragen aan het collectief proces, ofwel: opbouwen en delen van ambities en het gezamenlijk belang het proces van even groot belang achten als het eindresultaat en daar aan bijdragen mikken op het vergroten van de taart en niet de taartpunt Als inhoudelijke bijdrage moeten deelnemers: zich (voor de TRM) committeren aan (zo SMART mogelijke) doelen en criteria tijd vrijmaken voor workshops en huiswerk eigen en netwerk kennis en kunde inbrengen De TRM doorlooptijd wordt in hoge mate bepaald door de beschikbaarheid van deelnemers

Twynstra The Bridge the business innovation professionals Stationsplein 1 Postbus 907 3800 AX Amersfoort Telefoon 033 467 74 70 info@twynstrathebridge.nl www.twynstrathebridge.nl

Werksessies - groepsindelingen Groep Rood Groep Groen Groep Blauw Groep Zwart Ed de Jong (WUR) Bert Annevelink (WUR) Hans Reith (ECN) René van Ree (ECN) Jan van Ee (ADM) Hans Heinerman (Albermarle) Gert-Jan Gruter (Avantium) Rob van Haren (Avebe) Jaap Naber (Biofuel) Albert van Dijk (CCL) (<13.00) Gerald van Engelen (Cosun) Michiel Schenk (DOW) Anita Westenbroek (KCPK) (<12.00) A. van der Meijden (Meneba) Jan de Bont (Nedalco) Wijnand Schonewille (Havenbedr. R’dam) Luuk van der Wielen (TUD) (>11.00) Martin Patel (UU) Wiebren de Jong (TUD) Sascha Kersten (UT) Gerhard van den Top (WWF) Cornelis Mijnders (LNV) Peter Besseling (LNV) Johan Sanders (WUR) Niek Joanknecht (LNV) Jeroen de Kempenear (Twynstra The Bridge) Marjan Botman (EZ) Jos Reijnders (SenterNovem) ................ (DSM) Paul Leysen (Grontmij – BnS) Joep Koene (CoGen) Henk Heidweiller (TUD) Wolter Prins (BTG) Jan Zeevalkink (TNO)? Henriëtte Bos (WUR) 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 45

Vaststellen belangrijkste aspecten Technology Roadmap Bioraffinage Werksessie 1. Vaststellen belangrijkste aspecten Technology Roadmap Bioraffinage Introductie Individuele invulling vragenformulier (anoniem verwerkt) Groepsgewijze discussie vragenformulieren Plenaire terugkoppeling groepsresultaten door rapporteur 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 46

THE TECHNOLOGY ROADMAP FOR PLANT/CROP-BASED RENEWABLE RESOURCES 2020 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 47

THE TECHNOLOGY ROADMAP FOR PLANT/CROP-BASED RENEWABLE RESOURCES 2020 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 48

2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 49

Werksessie 1. – Introductie (4) 1) Wat dient de doelstelling, het kader (nationaal, EU, mondiaal), de tijdshorizon en het resultaat te zijn van een Technology Roadmap Bioraffinage? 2) Welke onderdelen dienen onderdeel uit te maken van een Technology Roadmap Bioraffinage? 3) Wat kan een Technology Roadmap Bioraffinage betekenen voor uw specifieke organisatie (wat heeft U te bieden en wat heeft U nodig)? 4) Aan welke voorwaarden moet worden voldaan bij de uitvoering van de Roadmap (bijv. omvang/middelen, wijze van organisatie, ...)? 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 50

Werksessie 1. Start Werksessie 10 minuten individueel 40 minuten groepsdiscussie 30 minuten plenaire terugkoppeling 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 51

Werksessie 2. Analyse Technologieontwikkelings- en implementatietrajecten, incl. kritische succesfactoren Introductie Individuele invulling vragenformulier (anoniem verwerkt) Groepsgewijze discussie vragenformulieren Plenaire terugkoppeling groepsresultaten door rapporteur Conclusies (plenair) 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 52

Werksessie 2. – Introductie (1) Biomassa – conversietechnologie – producttoepassing ketens en sleuteltechnologieën - torrefactie - pyrolyse - verkleinen - verdichten vergassing - pyrolyse - HTU - katalyse - ..... chemicaliën tr. brandstoffen gasvormige en.dr. kracht warmte Voor- behandeling Conversie/ synthese Ligno- cellulose Producten Logistiek chemicaliën tr. brandstoffen gasvormige en.dr. kracht warmte fermentatie - katalyse - ..... - ontlsluiting/hydrolyse - ..... Meest veelbelovende ketens? Meest veelbelovende sleuteltechnologieën? 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 53

Werksessie 2. – Introductie (2) Identificatie sleuteltechnologieën Sleuteltechnologieën zijn technologieën die onderdeel uitmaken van meerdere biomassa – conversietechnologie – producttoepassing ketens. Deze technologieën zijn absoluut noodzakelijk om biomassa grootschalig in de Nederlandse economie te implementeren, m.a.w. om aan de LT overheidsdoelstellingen (bijv. PGG) te voldoen. Vb: ontsluiting/hydrolyse, vergassing, katalytische processen, etc. 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 54

Grootschalige toepassing Werksessie 2. – Introductie (3) huidige technologische status sleuteltechnologieën en benodigd RD&D-traject tot grootschalige implementatie Nu 2010 2015 2020 2030 Grootschalige toepassing Demo-schaal Pilot-schaal EF-vergassing Labschaal Ontsl./hydr. Sl.techn.x 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 55

Werksessie 2. – Introductie (4) Vragen werksessie 1) Welke biomassa – conversietechnologie – producttoepassing ketens zijn op de langere termijn te onderscheiden? 2) Welke sleuteltechnologieën zijn er binnen de diverse biomassa – conversietechnologie – producttoepassing ketens te identificeren en wat is een typische schaal voor toepassing van deze technologie? 3) In welk technologisch stadium bevindt deze sleuteltechnologie zich hoe ziet het technologieontwikkelingstraject eruit en wanneer wordt de sleuteltechnologie grootschalig in de markt verwacht? 4) Welke niet-technologische kritische succesfactoren (KSF) moeten worden overwonnen alvorens de integrale ketens, incl. samenstellende sleuteltechnologie, in de markt kunnen worden geïmplementeerd? 5) Welke beleidsmaatregelen zijn mogelijk om de KSF weg te nemen? 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 56

Werksessie 2. Start Werksessie 10 minuten individueel 40 minuten groepsdiscussie 30 minuten plenaire terugkoppeling 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 57

Werksessie 3. Hoe nu verder? (plenair) Stakeholders interview Vaststellen gemeenschappelijke lijn (Roadmap?) Definitie realisatieproces TRB - doel - vorm - rol stakeholders - tijdspad - benodigde middelen 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 58

Afsluiting ..... Resultaten Workshop op www.Biorefinery.nl en via e-mail Aankondiging “Matchmaking Event International Research on Biorefinery with Biofuels”, 18-19 januari 2007, Amsterdam (SenterNovem) Aankondiging “Kick-off Meeting IEA Bioenergy Task 42 on Biorefineries, 18 of 19 januari 2007, Amsterdam (Bio2Value) Svp invullen en inleveren evaluatieformulier 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 59

THE TECHNOLOGY ROADMAP FOR PLANT/CROP-BASED RENEWABLE RESOURCES 2020 2e Workshop Nederlands Kennisnetwerk Bioraffinage, WUR-AFSG, Wageningen, 7 december 2006 60