Ureumtechnologiebedrijf Stamicarbon koos bewust voor een strategie waar het zijn twaalfhonderd patenten als licenties aanbiedt. Daarmee blijft het bedrijf gedurende alle levensfases van de ureumfabrieken van zijn klanten betrokken bij de prestaties ervan. De kennis die het tijdens die levensfases opbouwt, gebruiken de technische experts weer voor continue procesoptimalisatie bij al hun fabrieken.

De Nederlandse kunstmestbranche ligt momenteel onder een vergrootglas. De onderhandelingen rond het Klimaat­akkoord en de dreiging van een CO2-belasting zet de top tien van CO2-uitstoters onder druk. Niet geheel toevallig staan de twee Nederlandse kunstmestfabrikanten Yara Sluiskil en OCI Nitrogen in dit rijtje: Yara is met een gemiddeld jaarvolume van 1,8 miljard kuub de grootste aardgasverbruiker van Nederland, OCI zit daar met ruim één miljard kuub iets onder.

De basis voor een groot deel van de wereldwijd gebruikte technologie voor de productie van ureum-kunstmest, ligt opvallend genoeg in Nederland. Inmiddels is Stamicarbon onderdeel van het Italiaanse Maire Tecnimont, maar de wortels liggen in Limburg. De naam is afgeleid van de Staatsmijnen (Stami), dat begon als steenkoolbedrijf (Carbon). Stamicarbon werd in 1947 opgericht door DSM, dat zijn patenten in een apart bedrijf wilde stoppen om die wereldwijd te kunnen vermarkten. In 2009 is het bedrijf verkocht aan Maire Tecnimont Groep, een internationaal technologie- en engineeringsbedrijf dat zich focust op de petrochemie en energieverwerkingsmarkt. Daarbij is wel voor een duidelijke koers gekozen richting hernieuwbare, duurzame energie en groene grondstoffen.

Lifecycle support

Het hoofdkantoor van Stamicarbon staat nog steeds in Sittard, hoewel het bedrijf in meer dan vijftig landen actief is. Alleen al vorig jaar meldde het engineeringsbedrijf een vijftal nieuwe projecten in onder andere Rusland, Australië, Brunei en China. CEO Pejman Djavdan legt uit hoe het bedrijf niet alleen als licentieverlener (licensor) van de technologie werkt, maar betrokken blijft bij de gehele levenscyclus van de ureumfabrieken. ‘Ureum is nog steeds de meest gebruikte kunstmest ter wereld’, zegt Djavdan. ‘Jaarlijks wordt wereldwijd 180 miljoen ton ureum geproduceerd. Wij leveren aan ongeveer de helft van die bedrijven de technologie voor de productie van deze kunstmest. Om bedrijven gedurende de hele levenscyclus van een fabriek te ondersteunen, delen we onze activiteiten op in drie fases: Launch, Evolve en Advance. Launch is de fase waarin nieuwe fabrieken door een EPC-contractor worden gebouwd terwijl wij ze opstarten. Hierbij trainen we ook het personeel dat deze fabrieken moet gaan bedrijven. Als de fabrieken een aantal jaren in bedrijf zijn, voeren we de nodige modificaties uit om bijvoorbeeld de capaciteit te vergroten, het energieverbruik terug te dringen of de impact op het milieu te verlagen (Evolve, red.). Daarnaast leveren we gedurende de hele levenscyclus ook de nodige services om de effectiviteit van fabrieken te verbeteren (Advance, red.).’

De keuze van Stamicarbon om technologie alleen in licentie te verkopen, betekent in de praktijk dat zij eigenaar van de gepatenteerde technologie blijft. Discretie is dan ook een sleutelwoord in de samenwerking met klanten, contractors en leveranciers. Tegelijkertijd kan het bedrijf wel de kennis die het opbouwt bij het oplossen van een probleem in de ene fabriek, inzetten voor verbetering van andere ureumfabrieken. Djavdan: ‘We nemen geen afscheid wanneer we een fabriek opleveren, maar ondersteunen ook bij shutdowns en turnarounds. Ook voor complexe technische vragen weten klanten ons te vinden.’

Prestaties vergroten

Stamicarbon heeft experts in dienst die de wettelijk verplichte inspecties aan hogedrukapparatuur mogen uitvoeren. De bevindingen van inspecties, maar ook input van klanten en partners in open innovatie worden gebruikt om de technologie te blijven ontwikkelen. ‘Dit heeft inmiddels tot een portefeuille van ruim twaalfhonderd patenten geleid. De va­­riëteit hierin is redelijk groot, van nieuwe processen tot materialen. Zo ontwikkelden we begin jaren negentig samen met het Zweedse staalbedrijf Sandvik ons eigen soort super duplex staal: Safurex.’

Een speciaal staal is geen overbodige luxe in een omgeving waar met zeer corrosieve stoffen wordt gewerkt. In sommige productiefases moet er zelfs een neutrale buffer worden gemaakt, meestal met behulp van zuurstof, tussen de wand en het medium. Tel daarbij hoge temperaturen en drukken op en het mag duidelijk zijn dat de procesequipment aardig wat te verduren krijgt. Inmiddels zijn er drie soorten Safurex staal verkrijgbaar, met elk zijn eigen toepassing. Dankzij de inzet van deze staalsoorten neemt niet alleen de corrosieproblematiek af, maar verbetert ook de warmteoverdracht van warmtewisselaars. Bovendien hoeft er minder zuurstof te worden ingezet, wat ook de prestaties en de veiligheid van de fabrieken vergroot.

Verscherpte wetgeving

Djavdan: ‘Veel van onze innovatie wordt gedreven door lokale en internationale wet- en regelgeving, maar ook de omstandigheden waaronder de bedrijven moeten opereren, leveren wel eens een onverwachte innovatie op. Momenteel is het energieverbruik van de fabrieken bijvoorbeeld een hot topic. Met de energietransitie naar een duurzame energievoorziening staat de kunstmestsector onder druk zijn energieverbruik te verlagen. Met name in bestaande fabrieken is nog veel te winnen. We ontwikkelden een nieuwe technologie die we het Ultra-Low Energy concept noemen. Het is gelukt om het stoomverbruik met veertig procent terug te dringen. Inmiddels zijn al twee fabrieken in China volgens dit nieuwe concept ontworpen en onder constructie en de potentie is groot om op deze manier verder te gaan.’

In de Verenigde Staten stond een fa­briek voor een uitdaging toen bleek dat de granulatiefabriek teveel ureum en ammoniakdeeltjes uitstootte. Normaal gesproken is een uitstoot van vijftig milligram per kuub acceptabel, maar de lokale autoriteiten eisten een emissie van slechts twintig milligram per kuub. Djavdan: ‘We vonden uiteindelijk een oplossing in een heel andere industrie, die van cement en verbrandingsovens, en ontwikkelden samen met het Amerikaanse EnviroCare een nieuwe eigen scrubber die met een emissie van tien milligram per kuub ruim onder de norm blijft. Inmiddels is de MicroMist Venturi scrubber al bij twee fabrieken operationeel en bij vier fabrieken onder constructie en in principe kunnen we emissies van alle granulatiefabrieken op deze manier verminderen.’

Kleinere capaciteiten ureumfabrieken

Een voorbeeld van een bijzondere omstandigheid die tot een winstgevende innovatie heeft geleidt, komt uit Bangladesh. Djavdan: ‘De klant wilde een ureumfabriek bouwen in de buurt van een vliegveld. Het probleem dat daarmee ontstond was dat de fabriek een be­perking in de hoogte kreeg. We moesten de installaties dan ook zo herontwerpen dat de fabriek slechts 42 meter in plaats van 60 meter hoog werd. Dit leidde tot een geheel nieuw concept met integratie van een condensor en verticale reactor naar een horizontale pool condensor. Een bijkomend voordeel was dat door de geringere hoogte minder constructie en staal nodig was en met één hogedruk apparaat minder de fabriek veel goedkoper kon worden gebouwd. Ook dit concept konden we weer verder ontwikkelen tot een poolreactor-variant voor kleinere capaciteiten, en vermarkten.’

Horizon

Djavdan merkt op dat de kunstmestmarkt een zeer competitieve wereldmarkt is, waar kopers voor een paar centen prijsverschil van de ene naar de andere producent kunnen overstappen. ‘Het grootste deel van de kunstmest­industrie draait om commodity’s. De efficiency­verbeteringen die producenten doorvoeren, doen ze met name om de prijs te drukken. Om zich te onder­scheiden moeten ze of de prijs drukken door de opex te verlagen of zich meer richten op specialties. De horizon van die bedrijven is, net als bij de meeste commerciële industrietakken, niet heel ver. Hoewel een groot deel van die bedrijven onze technologie gebruikt, komt het onder­scheid vaak van andere technologie elders in de keten. Toch zijn veel verbeteringen eerder incrementeel dan technologische doorbraken. Wij kunnen het ons als technologiebedrijf veroorloven om verder in de toekomst te kijken en onze R&D-inspanningen daarop in te rich­ten. Dat is ook nodig aangezien strategi­sche innovaties een lange termijn vergen.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

Djavdan: ‘Digitalisering brengt een groot aantal nieuwe mogelijkheden met zich mee om ureumfabrieken die al ver zijn geoptimaliseerd toch nog een stap verder te brengen.’

Opvallend genoeg gaat die toekomst­visie niet zozeer over de ureumproductie, maar meer over veranderingen in zowel de feedstock als in de toepassing en samenstelling van de meststoffen. ‘De enorme bevolkingsgroei en de druk op grondstoffen en energie dwingt de agrarische sector om zorgvuldiger om te gaan met zijn meststoffen’, zegt Djavdan. ‘Van het ureum dat nu op het land wordt uitgestrooid, gaat zo’n veertig tot vijftig procent verloren, omdat het in de lucht of het water belandt. Er wordt nu gewerkt aan speciale coatings op de ureumkorrels die de meststof geleidelijk loslaten en zo voor de plant beschikbaar komt als het nodig is. De permeabiliteit van de coating is afhankelijk van temperatuur en vochtigheid en laat meststof daardoor sneller of juist langzamer los.’

Coatingfabriek

Het engineeringsbedrijf ziet de behoefte aan meer nutriënten toenemen. Naast stikstof hebben planten ook zink, magnesium, koper of ijzer nodig. ‘Ureum is een mooie drager voor deze stoffen en je zou in zo’n coating, mixen kunnen maken van deze stoffen. Uiteraard gaan wij die niet volledig zelf ontwikkelen, maar hebben we een aandeel gekocht in het Amerikaanse Pursell Agri-Tech, dat hier al actief in was. Samen ontwikkelen we deze technologie verder en vervolgens willen we wel zelf de coatingfabriek ontwerpen en neerzetten die dit mogelijk maakt.’

Groene waterstof

Ook aan de grondstoffenkant zal de komende dertig jaar veel veranderen. Zoals gezegd is de kunstmestsector een van de grootste gasverbruikers ter wereld en alternatieven voor fossiele waterstof zijn dan ook welkom. Djavdan: ‘Waterstof is ook te produceren via elektrolyse met behulp van groene stroom. Maire Tecnimont is inmiddels al bij drie onderzoeksprojecten betrokken voor de inzet van met name zonne-energie voor de productie van groene waterstof. De productie van ammoniak uit groene waterstof vraagt om een aantal modificaties, maar is zeker mogelijk. Belangrijker is dat de groene variant het prijsniveau krijgt van grijze waterstof. De projecten waar ons Italiaanse moederbedrijf zich op richt, concentreren zich met name op Afrika en Midden-Amerika, waar veel zon is en dus goedkope elektriciteit.’

Dat wil overigens niet zeggen dat de fabrieken elders geen stappen kunnen nemen. Djavdan: ‘Digitalisering brengt een groot aantal nieuwe mogelijkheden met zich mee om ureumfabrieken die al ver zijn geoptimaliseerd toch nog een stap verder te brengen. We rondden een paar jaar geleden een project bij OCI Nitrogen af, waarbij we digitale technieken gebruikten voor procesoptimalisatie. Door de reeds in de DCS beschikbare procesdata te analyseren en daar slimme algoritmen voor te ontwikkelen, konden we de capaciteit met vier procent verhogen en het energieverbruik met vier procent verlagen met onze Advance Optimizer. Op basis hiervan hebben we nu een platform van zogenaamde soft-sensors ontwikkeld waarmee we dit ook online kunnen doen voor alle ureumfabrieken.’