maandag 11 december 2017

Hoe DSM zich tot chemiebedrijf ontwikkelde

In de jaren 1950 en 60 investeerde DSM zwaar in onderzoek om te kunnen concurreren met bedrijven als DuPont, BASF en ICI. Dit onderzoek en daaruit resulterende industriële productie vonden plaats op het huidige Chemelot.


Ureumfabriek Stikstofbindingsbedrijf, 1962
DSM, www.deMijnen.nl

Ureum
Ureum wordt gemaakt van kooldioxide en ammoniak. Het is een meststof, die ook kan dienen als grondstof voor kunststoffen en harsen. BASF startte in 1922 de eerste ureumfabriek. DSM startte pas in 1952 met de ureumproductie, waarvoor een nieuw proces werd ontwikkeld. DSM ontwikkelde zich daarmee tot technologisch leider op het gebied van ureum. De technologie werd via DSM’s kennisdochter Stamicarbon wereldwijd gelicenceerd (in 2009 werd Stamicarbon verkocht aan Maire Tecnimont).

Caprolactamfabriek

Caprolactam
Ook richtte DSM zich op caprolactam, een grondstof voor polyamide (PA), dat kon worden toegepast in synthetische vezels. In 1938 was DuPont begonnen met de productie van een polyamide onder de merknaam Nylon, die inmiddels tot soortnaam is verworden. IG Farben volgde korte tijd later.
DSM baseerde caprolactam op het Duitse proces. De kennis daarover kwam na de Tweede Wereldoorlog voor DSM beschikbaar via de IG Farben-patenten in het kader van herstelbetalingen. Het proces begon met fenol, dat vrijkwam uit cokesovengas.

De caprolactamfabriek werd 65 jaar geleden, in 1952, opgestart. Bij de productie kwam een grote hoeveelheid ammoniumsulfaat vrij. Door de ontwikkeling van het HPO-proces (hydroxylamine phosfaat oxime) kon die hoeveelheid drastisch worden gereduceerd. Het onderzoek was al in 1965 begonnen, maar het duurde tot 1977 voordat DSM de HPO-fabriek kon opstarten. Die tijd was nodig om problemen op te lossen met het chemisch proces, katalysatoren, reactoren en de opschaling.
De afzet van caprolactam verliep vrijwel geheel via het Nederlandse bedrijf AKU (Algemene Kunstzijde Unie), een voorloper van het huidige AkzoNobel.

Polyetheenfabriek

Polyetheen
Polyetheen (PE) werd in 1933 door Reginald Gibson van ICI ontdekt, waarbij etheen onder zeer hoge druk werd gepolymeriseerd. In 1953 ontdekte Karl Ziegler van het Max Planck Institut für Kohlenforschung een tweede polyetheen-proces, waarbij etheen met behulp van een katalysator bij atmosferische druk polymeriseerde. Het ICI-proces leverde LDPE (‘low-density’ polyetheen oftwel hogedruk-PE), het Ziegler-proces leverde HDPE (‘high-density’ polyetheen, oftewel lagedruk-PE).
In 1957 besloot DSM om beide processen te ontwikkelen, aangezien het bedrijf over etheen uit cokesovengas kon beschikken.
De eerste LDPE-fabriek werd in 1959 opgestart op basis van technologie, die van ICI en Spencer Chemical Company werd gekocht. Door de vele toepassingen van plastic werd de algemene levensstandaard aanzienlijk verbeterd.

De hoeveelheid etheen uit cokesovengas was op enig moment onvoldoende en in 1961 werd een naftakraker in gebruik genomen – een mijlpaal, want voor het eerst gebruikte DSM geen grondstof op basis van steenkool.
In 1962 werd ook de HDPE-fabriek opgestart, grotendeels gebaseerd op nieuwe DSM-technologie, die voortborduurde op het Ziegler-proces.

Rubberfabriek

Synthetisch rubber
Giulio Natta van de Milan Polytechnic had ontdekt dat ‘Ziegler-achtige’ katalysatoren konden worden gebruikt om polypropeen (PP) en synthetische rubbers te maken. DSM beschikte over propeen uit cokesovengas of uit de naftakraker, maar had moeite om een productieproces voor polypropeen te ontwikkelen dat geen inbreuk maakte op Natta’s patenten. DSM begon dan ook pas in 1977 met de productie van polypropeen.
Synthetisch rubber is een copolymeer van verschillende monomeren. Op basis van de HDPE-kennis ontwikkelde DSM de synthetische rubber EPDM, die was opgebouwd uit etheen, propeen en dicyclopentadieen (DCPD). Voor het laatstgenoemde monomeer (DCPD) verwierf DSM een licentie van het Britse bedrijf Dunlop. In 1967 – 50 jaar geleden – werd de EPDM-fabriek opgestart en DSM ontwikkelde zich tot wereldleider. Het product met merknaam Keltan kent vele toepassingen in de bouw en de automobielindustrie.
Ziegler en Natta ontvingen in 1963 samen de Nobelprijs voor de Scheikunde.

Melamine

Melamine
Polyetheen, polypropeen en synthetisch rubber zijn zgn. thermoplasten: kunststoffen die bij hoge temperatuur zacht worden. Een ander type kunststoffen betreft thermoharders, die bij hoge temperatuur hard blijven. In de jaren 1920 produceerde Bakelite de kunsthars bakeliet uit fenol en formaldehyde, een thermoharder. In 1936 begon het Zwitserse bedrijf CIBA met de productie van de kunsthars melamine, dat vervolgens ook door American Cyanamid werd gemaakt. Melamine werd onder meer toegepast voor laminaat op tafels en toonbanken.
DSM ontwikkelde zelf een melamine-proces op basis van het productieproces van American Cyanamid, waarbij ureum als grondstof werd gebruikt. In 1967 werd de melaminefabriek opgestart, een van de eerste in de wereld waarbij melamine op industriële schaal uit ureum werd geproduceerd.

Met caprolactam, polyetheen, rubber en melamine had DSM zich getransformeerd van kunstmestfabrikant naar chemieconcern. De rode lijn daarbij was diversificatie op basis van bestaande grondstoffen, zoals cokesovengas en ammoniak, en de inzet van kennis die tevoren was opgedaan met andere activiteiten, zoals mijnbouw en kunstmestproductie.
Overigens bleef DSM nog lang afhankelijk van steenkool, want de omschakeling naar aardgas en olie bleek lastig te zijn. In de jaren zestig werd het cokesovengas als grondstof voor ammoniak vervangen door aardgas, dat in het Groningse Slochteren rijkelijk voorhanden bleek na de vondst, op 22 juli 1959, in het bietenveld van boer Boon.

Lysine
Niet alle ontwikkelingen waren zo succesvol. Zo richtte DSM zich in 1957 op de ontwikkeling van lysine, een aminozuur dat mens en dier vrijwel alleen uit dierlijke bronnen kan opnemen. Lysine werd onder meer getest op proefdieren die nabij het Centraal Laboratorium werden gehouden.
In 1968 werd de lysinefabriek opgestart, maar toen was al duidelijk dat dit product eenvoudiger door middel van biotechnologie geproduceerd kon worden. Daarom werd de fabriek al na zes maanden stilgelegd. Toch was lysine een blessing in disguise, aangezien dit de basis schiep voor verdere diversificatie van DSM in de fijnchemie.

Inmiddels zijn alle hierboven genoemde activiteiten door DSM van de hand gedaan. Zo zijn de caprolactam- en de ammoniumsulfaatfabrieken nu van Fibrant, dat zich positioneert met de slogan “Pure Chemistry Since 1952”. De naftakrakers en de polyetheen- en polypropeenfabrieken op Chemelot zijn van het Saoedische bedrijf SABIC, een van de grootste chemische bedrijven in de wereld. De rubberfabriek is van ARLANXEO, sinds 2016 een joint venture LANXESS en Saudi Aramco. En de ureum- en melaminefabrieken zijn, evenals de ammoniak- en kunstmestfabrieken, van OCI Nitrogen.

Lees ook “Hoe het onder de grond begon”, “De ontdekking van de Mijngod”, “De eerste transitie: van steenkool naar chemie” en “Toen het donkerder werd dan in een mijnschacht”. Ook “En toen was daar de volgende Nederlandse winnaar!” is in dit verband interessant.