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Thomas Fischer von Ava Biochem. (Bild: i-net/BaselArea.swiss)

Thomas Fischer von Ava Biochem. (Bild: i-net/BaselArea.swiss)

03.08.2016

In Muttenz steht die weltweit grösste Anlage zur Produktion von 5-HMF aus Biomasse

Thomas Fischer ist Chief Operating Officer bei der Biotechnologiefirma AVA Biochem in Muttenz.

Im i-net Interview erläutert er, wie aus der Biomasse Zucker und Wasser das lang gesuchte Molekül 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) gewonnen werden kann und welche Chancen der Stoff birgt. Zudem begründet Fischer, warum der Infrapark Baselland in Muttenz ein idealer Standort ist und legt die Zukunftspläne der AVA Biochem dar.

Auf der Homepage von AVA Biochem steht «Chemicals originating from Biomass» – wie kam es dazu? Mit welchen Biomassen arbeitet die Firma?
Thomas Fischer*: Im Grunde ist AVA Biochem eine Filiale der AVA-CO2 Schweiz AG aus Zug. Diese Firma begann mit der hydrothermalen Karbonisierung – der Verwertung von Abfallstoffen zu Biokohle. Dies ist ein Energieträger, der gut lagerfähig und transportierbar ist. Die Grundlagen der Technologie wurden schon 1913 von Professor Friedrich Bergius beschrieben und lagen danach lange brach. 2009 schauten sich Forscher am Karlsruhe Insititute for Technology das Verfahren genauer an und erkannten die Chancen der Technologie. Am Anfang stand die Idee, das Abfallprodukt Biertreber aus Brauereien in Biokohle umzuwandeln und diese für die Prozessenergie wieder zu nutzen. Noch heute ist AVA CO2 in diesem Bereich tätig und verwandelt jetzt Klärschlamm zu einem Energieträger. Die Firma AVA Biochem wurde 2011 gegründet, mit dem einzigen Ziel, die Technologie so anzupassen, dass das Molekül 5-HMF ökonomisch und skalierbar gewonnen werden kann. 5-HMF ist ein Stoff, der sich bei der Hydrolyse von Zuckern, besonders von Fruktose, bildet, und der vielfältig eingesetzt werden kann. Von Beginn an sollte AVA Biochem das Label «Swiss Made» tragen. Wir haben uns den Gründern, Aktionären und dem Verwaltungsrat verpflichtet, dass wir Schweizer Technologie an einem Schweizer Standort nutzen und der Rohstoff Fructose ausschliesslich aus Europa beziehen. In Muttenz wurde für dieses Projekt der ideale Standort gefunden. Innerhalb von nur gerade zwei Jahren haben wir die ursprüngliche Technologie des Karlsruhe Institute of Technology weiterentwickelt und von Versuchen im Labor auf die heutige Grösse hochskaliert.

Wie muss man sich den Prozess der Umwandlung von Zucker in 5-HMF vorstellen?
Die Basistechnologie ist ein hydrothermaler Prozess. Man kann sich einen Dampfkochtopf vorstellen, worin unter den richtigen Bedingungen aus der Biomasse Fruktose gemeinsam mit Wasser, unter Druck und Temperatur das Molekül 5-HMF. Die Reaktion können Sie sich wie einen Berg vorstellen, den Sie mit dem Fahrrad hochfahren. Wenn Sie oben anfangen, herunter zu rollen, und nicht mehr bremsen, dann erhalten Sie im Tal Biokohle. Um das sehr reaktive Molekül 5-HMF zu erhalten, müssen Sie mitten in der steilsten Abfahrt abrupt bremsen und die Reaktion abbrechen. Diese Technologie haben unsere Spezialisten in Muttenz entwickelt und so angepasst, dass wir die Reaktion präzise steuern können. Heute liegt eine weitere Spezialisierung der AVA bei der Aufreinigung und Separation von den Stoffen, die man nicht in 5-HMF haben möchte. Das Resultat daraus ist eine robuste, hochskalierbare und ökonomisch interessante Technologie, welches das fehlende Bindeglied zwischen erneuerbaren Ressourcen und grosschemischen Anwendungen darstellt. Deshalb wird sich die Technologie auch am Markt durchsetzen. Wir haben das Dank etwas Glück, dem ausserordentlichen Können des Teams und viel Hartnäckigkeit geschafft.

5-HMF circle diagram. (Img: AVA Biochem)
Kreisdiagramm 5-HMF. (Bild: AVA Biochem)

Wo könnte 5-HMF eingesetzt werden?
Ursprünglich hatten wir den Feinchemiemarkt im Blick, wo das Molekül in der Forschung, Food- und Pharma-Branche oder in diätetischen Mitteln eingesetzt werden könnte. Doch dieser Markt entwickelt sich nur sehr langsam, da gerade diese Produkte viel Zeit für die Entwicklung brauchen. Da 5-HMF als Zwischenprodukt in der ökonomischen und grosschemischen Produktion des bio-basierten Polymers Polyethylenfuranoate, kurz PEF, eingesetzt werden kann, eröffneten sich für uns neue Märkte. PEF ist ein Kunststoff mit starken Performance-Vorteilen in der Gas- oder Feuchtigkeitsdichtigkeit, sowie mit einem verbesserten Temperaturverhalten gegenüber zum Beispiel dem ölbasierten PET. PEF hat auch Vorteile durch die Reduktion des Gewichtes im Vergleich mit PET. Solche Stoffe sind gesucht, besonders in der Verpackungsindustrie, der Reifenindustrie oder der medizinischen Industrie. Das Potenzial ist gross und wir haben schon heute die weltweit grösste 5-HMF-Anlage hier in Muttenz, mit einer Kapazität von 300 Tonnen 5-HMF in wässriger Lösung oder 20 Tonnen in kristalliner Form.

Mit 5-HMF können also Produkte mit besseren Eigenschaften produziert werden. Doch ist ein Argument für Ihr Produkt nicht auch, dass es aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt wird?
Tatsächlich spielt sich unsere Tätigkeit im Bereich der erneuerbaren Ressourcen ab und kann so gewissermassen zu einer besseren Welt beitragen. Wir können sowohl aus der herkömmlichen ersten Generation Zucker als auch von Zucker aus Holz oder dank Zucker aus Abfallstoffen 5-HMF gewinnen. Allerdings ist unser Ziel weniger von einer ökologischen Idee geprägt, auch wenn diese für die möglichen Käufer unseres 5-HMF sicher ein Argument ist, da man es nicht effizient aus Rohöl herstellen kann. Wir möchten vor allem einen ökonomischen Prozess herstellen und mittelfristig ein Produkt auf den Markt bringen, das Erfolg hat.

Sie verwenden eine Art von Zucker als Rohstoff, geht es nur damit?
Im Grunde ja, denn es ist entscheidend, woraus der Zucker gewonnen wird. Wir haben zu Beginn Holzschnitzel oder Chicorée-Wurzeln in unserem Reaktor umgesetzt, um das Produkt zu gewinnen. Das Problem ist, dass sich in diesen Stoffen viele Zusatzprodukte befinden, dass wir uns – um den Prozess zu beschleunigen und effizienter zu machen – entschieden haben, direkt Fructose zu nutzen. Irgendwann hoffen wir die Technologie so weiterentwickelt ist, dass eine beliebige Biomasse in 5-HMF umgewandelt werden kann.

Der Prozess ist aber umweltfreundlicher, weil er mit erneuerbaren Rohstoffen funktioniert?
Das stimmt, wir arbeiten weder mit für die Umwelt gefährlichen Lösungsmitteln noch mit problematischen oder giftigen Katalysatoren – anders als unsere Konkurrenten in diesem Gebiet, welche für die Grossindustrie meist mit Lösungsmitteln arbeiten müssen. Unser Prozess findet in Wasser statt. Nur wenn wir die 5-HMF-Kristalle für den Spezial- und Feinchemiemarkt gewinnen wollen, verwenden wir ein Lösungsmittel, welches wir zurückgewinnen und wiederverwenden. Die Kristalle sind aber nicht unser Hauptziel. Wir werden auch in einer Grossanlage für die Polymerindustrie den gesamten Zyklus im Wasser behalten.

Wie schützt AVA Biochem das Know-how?
Wir nutzen Patente und interne Geheimhaltung. Es gibt Teile, die für uns und die Hochskalierung sehr wichtig sind. Dort haben wir Verfahrenspatente sowie ein Hauptpatent für die Separation. Patente sind für Start-ups eine gewisse Währung, doch wir müssen auch unser Knowhow schützen. Unsere Kunst liegt in der Kinetik und der Prozessführung, diese unterliegen der Geheimhaltung.

Warum ist der Infrapark Baselland in Muttenz für AVA Biochem der ideale Standort?
Als AVA-CO2 einen geeigneten Standort für die Entwicklung und Produktion von 5-HMF suchte, war die schnellste Variante das Einmieten in einen Infrapark. Der Infrapark Baselland bot uns die idealen Voraussetzungen: Die Sicherheit ist gewährleistet, Bewilligungen sind speditiv zu erhalten, es gibt Meeting-Räume, die Logistik ist vorhanden und eine Kantine ist auch nicht zu verachten. Hätten wir das alles im Grünen aufgebaut, wären ein bis zwei Jahre verloren gewesen. Hier konnten wir von Tag eins mit der Arbeit beginnen. Zudem erhielten wir Unterstützung von Leuten, die zum Teil schon während Jahrzehnten in der Chemie gearbeitet haben – das hat viel geholfen. Muttenz hat noch einen anderen Vorteil: Die gute Erreichbarkeit innerhalb Europas mit der Nähe zum Flughafen, der Bahn und dem Rhein. Und nicht zuletzt findet man in DER chemischen Region der Schweiz auch eine grosse Dichte spezialisierter und qualifizierter Mitarbeiter.

Der Infrapark Baselland war einmal der Standort von Clariant. Wie gut hat sich die Verwaltung darauf eingestellt, vielen Firmen zu dienen?
Sie hat sich sehr gut darauf eingestellt. Zu Beginn war diese Situation natürlich für beide Seiten neu, Clariant musste plötzlich sehen, wie Kunden in den Infrapark gebracht werden konnten. Allerdings konnte und kann man jederzeit miteinander reden und gemeinsam Lösungen suchen. Wir würden definitiv wieder hierherkommen.

Sie selbst sind Ökonom und heute COO der AVA Gruppe – wie kamen Sie zur chemischen Industrie?
Ich kannte Jan Vyskocil, einer der Gründer und jetziger CEO. Bereits 2009 haben wir über die Firma gesprochen, doch damals hat es noch nicht gepasst. Meine Stellen waren immer im General Management angesiedelt und ich habe unterschiedliche Organisationen geführt. Vor bald drei Jahren begann ich bei AVA Biochem, um aus einem Forschungs- und Entwicklungs-Betrieb eine Firma zu formen. Als COO bin ich verantwortlich für die operative Organisation der Firma, ob Verkauf und Marketing, Engineering oder die Entwicklung der Produktionsstätten generell.

Wie unterscheidet sich Ihre Tätigkeit in der chemischen Industrie von anderen technischen Gebieten?
Als BWL-Absolvent hat man mit Technologie wenig am Hut. Natürlich könnte ich nie etwas entwickeln, doch ich habe das Glück, mich gut in technische Gebiete einarbeiten zu können. Zwar war Chemie eines meiner Lieblingsfächer in der Schule, aber ich musste wieder lernen, dass dies eine ganz eigene Welt ist. Es gibt wohl in kaum einem anderen Gebiet so viele Variablen in der Entwicklung wie in der Chemie. Es kann sein, dass ein erfolgreicher Versuch beim zweiten Mal nicht funktioniert, weil man – übertrieben gesagt – Fieber hatte und damit eine leicht andere Reaktionstemperatur herrschte. Die Komplexität ist enorm aber dadurch auch die Chancen.

Trotz der Komplexität: Was motiviert Sie an Ihrer Arbeit?
Es ist einfach begeisternd, etwas aufzubauen, was noch nie da war – besonders oder vielleicht gerade für einen Nicht-Chemiker. Ich bin 100 Prozent überzeugt, dass dies eine Erfolgsgeschichte wird und dazu leiste ich gerne einen Beitrag.

Welchen Beitrag kann die regionale Innovationsförderung zum Erfolg leisten?
Gestandene Firmen können sich Wissen und Knowhow zukaufen. Aber jungen Firmen kann Innovationsförderung helfen, auch wenn ich mir im Bereich der erneuerbaren Chemie wünschen würde, dass der Staat noch mehr unterstützt. In den Niederlanden zum Beispiel versucht der Staat viel aggressiver, Industrien anzuziehen. Auch Deutschland fördert staatlich die Entwicklung ganzer Regionen. Für junge Unternehmen sind Netzwerke zwar gut, wenn es um die Vermarktung einer Firma oder eines Produktes geht, aber eine Geldförderung könnte Entwicklungen und Innovationen fördern. Finanzielle Vorteile können gerade für junge Firmen ein Grund sein, sich für oder gegen einen Standort zu entscheiden.

Was sind die nächsten Ziele von AVA Biochem?
Die Firma soll hier in der Region bleiben und Nummer eins im Feinchemie-Markt werden. Zusätzlich müssen wir neue Märkte wie den Verpackungsmarkt entwickeln. 5-HMF und unsere Technologie sind das Bindeglied zwischen erneuerbarer Chemie und der Grosschemie. Wir werden also in naher Zukunft eine Grossanlage bauen müssen, dafür wird jedoch die Nähe zur Biomasse wichtig sein.

Wo soll AVA Biochem in fünf bis zehn Jahren stehen?
Heute gehört das Verfahren der AVA-CO2, AVA Biochem ist interner Lizenznehmer. Längerfristig streben wir die Vergrösserung für Grosschemie-Märkte an. Hier sind zwei Varianten für uns vorstellbar: Joint-Ventures gemeinsam mit anderen Firmen oder eine Herauslizenzierung der Technologie. Ausserdem versuchen wir, eine operative Gruppe zu formen und haben im September 2015 AVALON Industries AG gegründet. Der Fokus dieser Firma liegt auf der Erstellung der ersten Grossanlage um aus 5-HMF, 2,5-Furandicarbonsäure, FDCA, für erneuerbaren Kunststoff herzustellen. Diese neue Firma ist heute noch in Zug angesiedelt, soll aber künftig Standorte mit Anlagen erhalten.

Interview: Ralf Dümpelmann und Nadine Nikulski, i-net/BaselArea.swiss

*Thomas Fischer besitzt grosse internationale Erfahrung und hatte verschiedene Positionen im General Management von Firmen im industriellen oder technologischen Bereich inne. Hauptsächlich war er in den Gebieten der Elektrik, Elektronik und der Präzisionsmechanik tätig, aber auch in Mechatronik, Automation und Software Design. Seine Karriere begann bei Asea Brown Boweri. Nach 14 Jahren bei ABB (vornehmlich bei ABB Sécheron SA in Genf), wechselte er als CEO von Assa Abloy Schweiz AG (früher KESO AG) in die Sicherheits- und Schlossindustrie.

Thomas Fischer ist in Bern geboren und in Brasilien aufgewachsen. Er ist verheiratet und hat zwei Kinder. An der Universität St. Gallen machte er einen Abschluss in Business Administration (lic. oec. HSG). Er spricht fliessend Deutsch, Englisch, Französisch, Spanisch und Portugiesisch.

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