5 biobasierte Start-ups im Frühstadium, die man im Auge behalten sollte

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Assoziierter Forschungsdirektor

In der Branche der biobasierten Materialien und Chemikalien gibt es mehrere Technologieentwickler. Einige wenige haben die schwierigen und sich verändernden Marktbedingungen des letzten Jahrzehnts, wie niedrige Ölpreise und schwankende Rohstoffkosten, überlebt, aus früheren Misserfolgen gelernt und (oft Nischen-)Marktchancen gefunden. Neuere Marktteilnehmer hingegen profitieren vom Rückenwind der Pioniere der Vergangenheit sowie von einer Welle des erneuten Interesses an biobasierten Lösungen aufgrund ihres Potenzials zur Dekarbonisierung und Defossilisierung der Industrie. Wie in der Vergangenheit werden viele dieser Entwickler, vor allem Start-ups, Schwierigkeiten haben, sich zu vergrößern, da es an politischen Anreizen - wie Subventionen oder Steuergutschriften - fehlt, um ihre Prozesse wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu machen. Andere werden Materialien herstellen, die in Bezug auf die Leistung das Ziel verfehlen, weil sie die Spezifikationen für eine bestimmte Anwendung nicht erfüllen oder nicht die richtige Material-Produkt-Passform finden. Es gibt jedoch einige vielversprechende Entwickler, die Lösungen zur Verbesserung der Ausbeute und zur Senkung der Kosten anbieten, die Leistungssteigerungen ermöglichen oder andere externe Faktoren nutzen (z. B. die Notwendigkeit, bedenkliche Materialien zu vermeiden/zu ersetzen), die die Akzeptanz fördern dürften. 

Hier listet Lux fünf Start-ups in der Frühphase (gegründet nach 2020) der biobasierten Industrie auf, die man kennen sollte. 

#1 OzoneBio (Gegründet: 2021 - Land: Kanada - Produkt: Adipinsäure)

OzoneBio entwickelt einen biokatalytischen Weg zur Herstellung von Adipinsäure aus lignozellulosehaltiger Biomasse. Bei der herkömmlichen Herstellung von Adipinsäure wird Lachgas freigesetzt - ein viel stärkeres Treibhausgas und Schadstoff alsCO2. Das Gas gelangt in die obere Schicht der Atmosphäre, wo es sich mit Ozon verbindet und dieses zerstört - daher der Firmenname OzoneBio. OzoneBio behauptet, sein Produkt sei die erste emissionsfreie Adipinsäure der Welt.

Das Unternehmen bereitet Lignin zunächst durch Pyrolyse bei niedriger Hitze vor, wobei die schweren Fraktionen des Lignins in Biokohle umgewandelt werden. Anschließend führt das Unternehmen die leichten Fraktionen des Lignins in einen Reaktor ein, der seine Biokatalysatoren enthält. OzoneBio bezeichnet seine Biokatalysatoren als "Zombie-Zellen" - Zellen, die nicht lebendig sind, sondern die Enzyme stabilisieren, die die Reaktion durchführen. Da sich die Zellen in einem Zwischenstadium befinden, reagieren sie weniger empfindlich auf toxische Ausgangsstoffe als lebende Zellen. Im Gegensatz zu anderen biobasierten Verfahren zur Herstellung von Adipinsäure basiert das Verfahren des Unternehmens weder auf Zucker noch auf Fermentation, und das Verfahren führt zu hochreinen (>99 %) Adipinsäurequalitäten, die sich leicht polymerisieren lassen. Das Unternehmen hat vor kurzem einen 50-L-Reaktor fertig gestellt und produziert Kilogramm an Material, das es an potenzielle Kunden verschickt. Das Unternehmen hat die mit seiner Adipinsäure hergestellten Nylons getestet und behauptet, dass sie dieselben Eigenschaften aufweisen wie andere auf dem Markt erhältliche Nylons, die aus Adipinsäure auf fossiler Basis hergestellt werden (z. B. dasselbe Molekulargewicht und dieselbe Schmelztemperatur).

#2 Låkril Technologies (Gegründet: 2021 - Land: U.S. - Produkt: Acrylsäure)

Låkril entwickelt eine Plattform für biobasierte, kohlenstoffarme Acrylsäure und Acrylate, die als Drop-in-Ersatz für Farben und superabsorbierende Polymere für Windeln und Körperpflegeprodukte dienen. Die Volatilität des Acrylsäuremarktes im vorgelagerten Bereich und die Nachfrage nach nachhaltigen Produkten im nachgelagerten Bereich steigern weiterhin das Interesse an biobasierter Acrylsäure. Die direkte Umwandlung von Milchsäure in Acrylsäure ist aufgrund der Positionierung der Hydroxylgruppe schwierig. Låkril behauptet jedoch, dass seine Katalysatoren zu ausreichenden Ausbeuten führen, um das Verfahren wirtschaftlich zu machen. 

Die Kerntechnologie von Låkril umfasst Katalysatoren, die Alphahydroxysäuren wirksam dehydrieren. Die Katalysatoren bestehen aus einem Zeolith vom Faujasit-Typ, einem häufig synthetisierten Material, das mit multifunktionalen Diaminen imprägniert ist. Die Technologie des Unternehmens basiert auf früheren Arbeiten an der Universität von Minnesota, die die Mitbegründer 2021 in ein kommerzielles Unternehmen ausgliederten. Das Team hat hervorragende Arbeit geleistet , indem es einen Vergleich seiner Katalysatoren mit konkurrierenden Lösungen anstellte (einschließlich des Verfahrens von Procter & Gamble, an dessen Kommerzialisierung Cargill arbeitet). Das Unternehmen befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, aber es lohnt sich, es zu beobachten, während es an der Skalierung und Verifizierung seines Prozesses arbeitet.

#3 Relement (Gegründet: 2020 - Land: Niederlande - Produkt: Aromaten)

Relement hat ein thermochemisches Verfahren zur Herstellung von Bioaromaten entwickelt, zunächst 3-Methylphthalsäureanhydrid (MPA), das aus Furfural gewonnen wird. MPA ist eine Alternative zu Phthalsäureanhydrid auf fossiler Basis, einem Aromaten, der in Alkydfarben, Klebstoffen und Isolierschäumen verwendet wird. MPA verfügt über verbesserte Leistungseigenschaften wie niedrigere Viskosität, bessere Verteilbarkeit, höhere thermische Stabilität, längere Haltbarkeit (bei Verwendung als Beschichtung bleibt es auf der Oberfläche haften) und höhere Härte. Da das Unternehmen erneuerbare Rohstoffe verwendet und das Verfahren bei niedriger Temperatur (nicht über 100 °C) und niedrigem Druck abläuft, kann das Verfahren auch zur Verringerung derCO2-Emissionen beitragen. 

Das thermochemische Verfahren zur Herstellung von MPA verwendet 2-Methylfuran, das aus der Decarbonylierung von Furfural und Maleinsäureanhydrid auf fossiler Basis gewonnen wird. Die Reaktion erfolgt in einem zweistufigen Prozess unter Verwendung der Diels-Alder-Reaktion bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Das Unternehmen hat einen europäischen Auftragshersteller mit der Herstellung von Produktmustern beauftragt, was ein wichtiger erster Schritt zur Gewinnung von Kunden und zur Validierung der Leistungsfähigkeit des Materials ist. 2024 soll MPA im Tonnenmaßstab hergestellt werden. Das Unternehmen hat eine industrielle Beschichtung mit Worlée-Chemie und Baril Coatings demonstriert und kürzlich eine Partnerschaft mit AkzoNobel angekündigt, um die Verwendung von MPA in Beschichtungen zu testen.

#4 Matereal (Gegründet: 2020 - Land: U.S.A. - Produkt: Nicht-Isocyanat-Polyurethane)

Matereal stellt neuartige Nicht-Isocyanat-Polyurethane (NIPUs) mit einstellbaren Leistungseigenschaften her, die herkömmliche, aus Isocyanat gewonnene Polyurethane (PUs) ersetzen sollen. Konventionell werden Amine oder Aminsalze mit giftigem Phosgen umgesetzt, um Isocyanate zu erzeugen, und die Besorgnis über die negativen gesundheitlichen Auswirkungen hat das Interesse an isocyanatfreien PUs geweckt. Das Verfahren von Matereal umfasst zunächst die Epoxidierung von ungesättigten Fettsäuren. Anstatt die Epoxidringe zu öffnen, um Polyole zu bilden, reagieren die Epoxidgruppen mitCO2, um zyklische Carbonate zu bilden, die dann mit Aminen (nicht Isocyanaten) reagieren, um Hydroxypolyurethane zu bilden. Das Unternehmen verwendet Leinöl als Ausgangsstoff.

Die NIPU-Synthese unter Verwendung von zyklischen Carbonaten und Aminen, wie sie die Lösung von Matereal darstellt, hat an Popularität gewonnen. Die Kommerzialisierung solcher Verfahren wird jedoch als schwierig erachtet, da sie technische Herausforderungen wie veränderte Leistungseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen PUs und instabile Reaktionen mit sich bringen. Matereal hat jedoch gezeigt, dass es in der Lage ist, seine Formulierungen abzustimmen und hat mit seinen NIPUs Muster von Beschichtungen, Klebstoffen und Schaumstoffen hergestellt. Im Jahr 2020 wählte Fashion for Good Matereal für sein Accelerator-Programm aus, und 2021 war das Unternehmen eines von 11 Start-ups, die für die Teilnahme an einem neuen Accelerator-Programm von Venture For ClimateTech ausgewählt wurden. Das Unternehmen plant nun den Bau einer Produktionsanlage in Colorado und rechnet damit, dass diese Mitte 2024 mit einer Produktionskapazität von 3.000 Tonnen/Jahr in Betrieb genommen werden kann.

#5 Kelpi (Gegründet: 2020 - Land: Vereinigtes Königreich - Produkt: Barrierebeschichtungen)

Kelpi entwickelt biobasierte Materialien aus Meeresalgen für Papierbeschichtungen. Die Beschichtungen bieten eine hohe Wasser- und Wasserdampfbarriere, während sie gleichzeitig moderate Sauerstoff-, Fett- und Mineralölbarrieren sowie säurebeständige Eigenschaften bieten. Die Formulierungen sind frei von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) und gewährleisten gleichzeitig die Wiederverwertbarkeit und Kompostierbarkeit von Papierverpackungen. In den letzten Jahren ist das Interesse an der Verwendung von Materialien auf Meeresalgenbasis als Ersatz für Kunststoffverpackungen und Formulierungen für Beschichtungen deutlich gestiegen. Diese Materialien haben an Popularität gewonnen, da sie eine gute Gasbarriere und eine hervorragende Barriere gegen Fette und Mineralöle bieten und damit eine biobasierte Alternative zu PFAS-Formulierungen darstellen. Materialien auf Algenbasis haben jedoch in der Regel eine schlechte Barriere gegen Wasser und Wasserdampf, so dass sie nur für Anwendungen geeignet sind, die keine lange Haltbarkeit erfordern. Im Gegensatz zu vielen Unternehmen, die Alternativen auf Algenbasis entwickeln, kann Kelpi Wasser- und Wasserdampfbarrierelösungen für Zellstoff- und Papierprodukte anbieten und eine Haltbarkeit von 12 Monaten gewährleisten.

Kelpi bezieht Kohlenhydrate auf Algenbasis aus externen Bioraffinerien und funktionalisiert sie mit pflanzlichen Ölen, um die Eigenschaften der Endprodukte zu verbessern. Die Formulierungen für Beschichtungen können durch Extrusion oder Laminierung auf Papier und Karton aufgebracht werden. Kelpi entwickelt auch verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, darunter Spritz- und Tauchbeschichtungen für 3D-geformte Produkte.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder andere interessante Unternehmen kennenlernen möchten, die biobasierte Lösungen entwickeln, wenden Sie sich bitte an uns

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