De woorden chemie en petrochemie worden vaak door elkaar gebruikt. Als we het hebben over chemie, chemische industrie en chemische producten, dan betreft het alle producten die met behulp van chemische reacties in een fabriek bereid zijn, ongeacht schaal. Petrochemie is de basisindustrie waarin het grootschalige deel van de chemie plaatsvindt. Zo horen bijvoorbeeld de fijnchemie en de farcameutische industrie, die kleinere volumes produceren, wel bij de chemie, maar niet bij de petrochemie.

Het woord ‘petrochemie’ is ontstaan bij de start van de geweldige groei van de chemie in de jaren ’50-‘60 op basis van aardolie (petroleum, ‘olie gewonnen uit de stenen ondergrond’) en aardgas. Nu wordt die industrie petrochemie genoemd, ongeacht welke koolstof-houdende grondstof gebruikt wordt: aardolie, aardgas, steenkool of groene grondstoffen. De industrie zorgen voor productie, opslag en transport van chemische stoffen.

Chemie in Nederland

Nederland heeft relatief veel chemische industrie met een groot aandeel van de grootschalige petrochemie. Deze heeft zich in Nederland gevestigd vanwege zijn gunstige ligging in de Rijndelta, met toegang naar zee en grote rivieren. En ook voor een belangrijk deel als gevolg van de beschikbaarheid van goedkoop aardgas. De VNCI meldt dat er in Nederland 415 chemische bedrijven actief zijn, met 48.000 werknemers. Het is een internationaal georiënteerde industrie, gedomineerd door grote multinationals. De omzet is €64 miljard in 2023, ongeveer 2% van de wereldmarkt. 80% van de productie wordt geëxporteerd, waarvan het meeste binnen  Europa, dat is 17% van de totale Nederlandse export.

Onbekend maakt onbemind

We leven in een vervreemdende tijd, we weten nog nauwelijks hoe onze producten gemaakt worden. Dat geldt al voor ons voedsel, laat staan voor de technisch complexe wereld van bijvoorbeeld olieraffinage en (petro-)chemie. De productie vindt plaats ver van de bewoonde wereld, op grote gesloten bedrijfsterreinen. Bedrijven willen hun eigen technische kennis tegen de buitenwereld beschermen. Alleen insiders, zoals chemici en chemisch technologen, begrijpen wat er plaatsvindt in al die in de open lucht opgestelde, veelal stalen structuren bestaande uit tanks, kolommen, vaten en pijpleidingen.

Het is een bijzondere industrie die werkt met talloze chemische stoffen die vaak brandbaar en explosief zijn, en soms ook giftig. De chemische processen vinden plaats in hermetisch afgesloten systemen. De chemische reacties vinden plaats in grote reactorvaten, vaak bij verhoogde drukken en temperatuur met gebruik van katalysatoren. De risico’s zijn groot en worden beteugeld door veel aandacht voor veiligheid, milieu en goed onderhoud. Het is een kapitaalintensieve industrie, die je niet gemakkelijk verplaatst. Er wordt meestal 24/7 doorgewerkt, in continu-processen met veel automatisering.

Als je kijkt naar de hoge risico’s van de gebruikte stoffen en de grote omvang van de petrochemie, zijn er relatief weinig problemen met deze industrie. Maar aan de andere kant er zijn toch genoeg incidenten en problemen die maken dat de gemiddeld burger de industrie ervaart als gevaarlijk en vervuilend. Dat de industrie niet begrepen wordt, maakt het niet beter: onbekend maakt onbemind. Meer bekendheid zal de petrochemie niet automatisch bemind maken, maar biedt een basis voor meer vertrouwen bij aanhoudende goede prestaties.

De zorgen

Grote ongelukken met uitstoot van veel giftige stoffen, zoals bij Seveso (1976), Bhopal (1984) en Sandoz (1986), zijn gelukkig schaars, maar blijven ons bij. Branden en explosies komen vaker voor en dichterbij huis, zoals de brand bij Chemie-Pack Moerdijk (2011) en de explosie bij Shell Moerdijk (2014). Ook lekkage of reguliere lozing van giftige stoffen komt voor zoals in het geval van fluorverbindingen (PFAS) bij Chemours, met effect op de gezondheid van omwonenden. En soms is er ook sprake van schadelijke eindproducten waar we ongewild mee in contact komen. Denk aan PFAS, microplastics, landbouwchemicaliën, en hormoon-verstorende stoffen zoals sommige ftalaat-weekmakers en BPA. De industrie is ook verantwoordelijk voor zo’n 15% van het klimaatprobleem, vooral door uitstoot van CO₂, bij de processen en ook de uiteindelijke verbranding van haar producten.

Dit alles leidt er toe dat burgers soms stellen dat we het maar zonder die petrochemie moeten doen. Dat zou veel problemen oplossen.

Haat-liefde verhouding

Daar staat tegenover dat we als consument op grote schaal de (petro-)chemische producten gebruiken. Veel – maar niet alle! – producten lijken inmiddels onmisbaar geworden in de moderne samenleving. Zo hebben plastics verschillende aantrekkelijke eigenschappen. Ze zijn goedkoop, licht, sterk, onbreekbaar, waterafstotend en gemakkelijk te vormen tot allerlei voorwerpen. En sommige plastics hebben bijzondere eigenschappen, zoals sterkte (Dyneema), slijtvastheid (nylon), brandwerendheid (aramide) of vochtopnamecapaciteit van luiers (SAP). We gebruiken sterke plastics volop in elektrische apparaten en auto’s. Plastic folieverpakkingen kunnen voedselbederf uitstellen. Plastic flacons en kunstglas zijn onbreekbaar. Plastics kunnen gevormd worden voor o.a. medische toepassingen zoals protheses of hartkleppen. Plastics en harsen worden ook gebruikt in de bouw, voor water-, riool- en elektriciteitsleidingen, voor kozijnen en als isolatieschuim. Matrassen en meubels bevatten comfortabel PUR-schuim. Sterke lijm wordt gebruikt voor MDF-plaat. De bladen van windmolens en racefietsen worden gemaakt van composietharsen. We hebben baat bij medicijnen, wasmiddelen, personal care artikelen en wateroplosbare verf. We gebruiken chemisch geproduceerde voedingssupplementen (vitaminen, aminozuren, diverse E-nummers), geur- en smaakstoffen en kleurstoffen.

We hebben een dilemma: we willen wel van die petrochemie af, maar lijken hem ook nodig te hebben. Er is sprake van een soort haat-liefde verhouding met de petrochemie.

Eindproducten

De eindproducten van de chemie zijn vanzelfsprekend chemische stoffen (stoffen door chemie gemaakt), maar ze worden zelden zo genoemd, zolang ze zonder voorzorgen veilig door de consument gebruikt kunnen worden. De meeste producten kennen we als stabiele, vaste stoffen, zoals plastics, harsen, rubbers, vezels en kunstmest. Soms komen we in contact met vloeistoffen, zoals in het geval van wasmiddelen, lijmen of oplosmiddelen voor inkt of verf. Overigens, niet alle eindproducten zijn veilig en niet-reactief. Denk bijvoorbeeld aan explosieven, oorlogsgassen, medicijnen, drugs, landbouwchemicaliën, tweecomponentenlijm.

Base chemicals

Deze eindproducten worden gemaakt via een groot aantal tussenproducten. Er zijn in de petrochemie ketens van meerdere chemische processen nodig om een eindproduct te maken. Op basis van enkele basisprocessen, uitgevoerd op de grootst mogelijke schaal (0,5-3 miljoen ton product per jaar) wordt uit fossiele grondstoffen een tiental kleine moleculen geproduceerd, de zogenoemde ‘base chemicals’, die aan de basis staan van de rest van de petrochemie (zie tabel 1). Deze base chemicals zijn als het ware de LEGO-steentjes van de petrochemie. Deze bouwstenen worden omgezet in vele andere producten in grote fabrieken (met een typische capaciteit van 50-500 kiloton product per jaar). Naast de base chemicals gebruikt de petrochemie ook een aantal koolstofvrije hulpstoffen, zoals waterstof, zuurstof, chloor en katalysatoren.

NB In de petrochemie worden voor de gebruikte stoffen veel afkortingen gebruikt. Zo is PP de afkorting voor polypropeen. Ook in dit artikel worden vaak dezelfde afkortingen gebruikt, omdat de uitgeschreven namen de lezer niet direct meer inzicht geven. Op het internet is de betekenis van alle afkortingen gemakkelijk te vinden.

Intermediates

Sommige base chemicals leveren meteen al eindproducten, bijvoorbeeld enkele grote plastics (HDPE, LDPE en PP). Maar de meeste producten van de base chemicals zijn opnieuw tussenproducten, de zogenoemde ‘intermediates’ (zie tabel 1), chemische stoffen die bijna nooit in contact met de consument komen, meestal zeer reactief zijn en grondstof voor veel verschillende eindproducten. Sommige van de base chemicals en een groot aantal van deze intermediates zijn ook heel giftig: ze zijn namelijk net zo reactief in je lijf als in de fabriek. Denk bijvoorbeeld aan butadieen, benzeen, EO, PO, fosgeen, MDI, TDI, formaldehyde, VCM, fenol en acrylonitril.

Tabel 1. De base chemicals, intermediates en eindproducten van de petrochemie op basis van fossiele grondstoffen.

Petrochemische bedrijven

Tabel 2 geeft een overzicht van de grotere petrochemiebedrijven in Nederland. Deze werken vooral nog met fossiele grondstoffen en worden getypeerd door het gebruik van de genoemde base chemicals en/of intermediates en door de relatief grote schaal. In de loop van de tijd zijn er steeds meer bedrijven ontstaan die zich specialiseren op een deel van de keten en op één soort product. Velen daarvan zijn ontstaan uit de oorspronkelijke grote chemiebedrijven (zoals Dow, Shell, DSM, Akzo en DuPont). 

Tabel 2. De petrochemiebedrijven in Nederland met hun producten op basis van fossiele grondstoffen (exclusief base chemicals)

1. Recente aankondiging van sluiting
2. Deze fabriek ligt stil sinds 2021

Opslag en transport

Het maken van de petrochemische producten is niet het hele verhaal. In elke keten wordt er samengewerkt tussen verschillende bedrijven, waarbij de tussenproducten tussen fabrieken en bedrijven vervoerd worden. Transport heeft zijn eigen risico’s, door de kans op lekkages en op verkeersongelukken. De gevaarlijkste stoffen, zoals fosgeen mogen niet vervoerd worden; ze worden ter plekke verwerkt. Alle gassen en veel vloeistoffen die op grote schaal gebruikt worden, worden bij voorkeur via, vaak ondergrondse, pijpleidingen vervoerd (zoals chloor, etheen, propeen, EO, PO, waterstof, zuurstof), soms over grote afstanden, tot honderden kilometers. Maar er wordt voor vervoer ook uitgebreid gebruik gemaakt van chemische tankschepen, voor de grotere hoeveelheden (oceaanschepen 5000-35.000 ton; binnenvaart 1000-3000 ton). Voor kleinere hoeveelheden kiest men het spoor (60 ton per treinwagon) of wegtransport (10-40 ton per tankwagen). Steeds meer wordt gebruik gemaakt van (tank)containers. Om de keten van processen te stabiliseren is tussenopslag nodig. Meestal gebeurt dit in tanks, bij atmosferische druk. Maar voor vluchtiger stoffen (etheen, propeen, EO, ammoniak, LNG) gebeurt dit vaak als gekoelde vloeistof bij verhoogde druk. Het zijn vaak aparte bedrijven die zich gespecialiseerd hebben in tussenopslag of in vervoer per schip, trein of vrachtwagen.

De keten

Figuur 1 geeft een vereenvoudigd overzicht van de hele industriële keten, van voeding tot consumenten-eindproduct. De primaire producten van de petrochemie worden vaak nog gemengd met andere stoffen (‘geformuleerd’; zogenoemde ‘compounding’), bijvoorbeeld het mengen van verschillende plastics, het toevoegen aan plastics van hulpstoffen (zoals vullers, kleurstoffen, stabilisatoren, brandvertragers en weekmakers), het maken van verf (uit oplosmiddel, verdikkingsmiddel en pigment), of het maken van wasmiddelen (uit detergenten, bleekmiddelen, parfum en calcium-vangers). Voor plastics, harsen en rubbers is er een aparte ‘molding’-stap, waarin de vormen van eindproducten gemaakt worden (zoals flessen, folies, draden, en 3D-vormen van onderdelen). Bij harsen, zoals polyester, epoxy of PUR, worden bij molding de verschillende reactieve intermediates gevoed. In deze stap wordt bijvoorbeeld ook rubber gevulkaniseerd. Sommige harsen reageren pas bij aanbrengen op het eindproduct, zoals in het geval van coatings. Voor kunststofvezels (polyester, nylon, acryl, PP, elastaan) is er een stap om garens te maken, vaak na smelten en extrusie. Hierna volgt meestal nog verdere verwerking, zoals het weven van textiel, of de assemblage van systemen, zoals een stoel of een matras. En de laatste stap is de eindverwerking tot consumentenproducten, zoals kleding, matrassen of auto’s, inclusief verpakking.

De petrochemie houdt zich vooral bezig met de grootschalige productie van base chemicals, intermediates en primaire producten, en tot op zeker hoogte met formuleren en de productie van vormen. Maar zeker niet met de verdere verwerking tot eindproducten. Naast de petrochemie is er ook een bredere chemische industrie, die speciale tussen- en eindproducten maakt in kleinere hoeveelheden. We spreken dan van speciality chemicals, performance chemicals, fine chemicals. Eindproducten kunnen medicijnen,  landbouwchemicaliën of voedingsadditieven zijn, maar ook katalysatoren en plastic-additieven zoals kleurstoffen, stabilisatoren, brandvertragers en weekmakers. In de recyclingketens (van plastics, harsen, rubbers en vezels) speelt de petrochemie een beperkte rol, met name bij de chemische recycling. Gescheiden afvalverwerking is het domein van de overheid. Mechanische recycling wordt uitgevoerd door aparte bedrijven.

Figuur 1. Van voeding tot eindproduct. Het ingekaderde vlak is vooral het domein van de petrochemie.

Vergroening

Verduurzaming van de petrochemie vraagt om minder en selectiever/duurzamer gebruik van petrochemische producten, om meer recycling en om vergroening. Dat laatste vraagt om twee grote ingrepen, op het gebied van het gebruik van zowel energie als grondstoffen. Voor energie zullen we over moeten gaan op groene stroom uit zon en wind. Veel processen kunnen direct elektriciteit gebruiken, de zogenoemde elektrificatie van bijvoorbeeld fornuizen, boilers en pompen. Waar dat niet lukt, zal groene waterstof als brandstof een rol kunnen spelen.

Daarnaast zullen we over moeten op groene grondstoffen. Groene waterstof zal ook een rol spelen als grondstof ter vervanging van aardgas, voor de productie van ammoniak, staal en methanol. En er zullen veel ‘biobased’ grondstoffen ingezet worden. De huidige petrochemie gebruikt al veel cellulose (uit katoen en hout), natuurrubber, detergenten en glycerine (uit oliën en vetten). Maar voor een volledige transitie is het van belang dat de grote base chemicals op groene wijze gemaakt worden. En deze overgang start nu al op industriële schaal, zij het nog met een zeer bescheiden bijdrage:

• HVO en propaan, producten van het hydrogeneren van oliën en vetten (Neste), worden gevoed aan de stoomkrakers (LyondellBasell) en propaan-dehydro-units (Borealis).
• Ook tallolie (bijproduct van hout-pulping) wordt ingezet in stoomkrakers (SABIC).
• Etheen kan bereid worden uit bio-ethanol (Braskem).
• Groene methanol kan maakt worden uit biogas, door vergassing van biomassa en/of uit groene waterstof (CRI, European Energy). Uit methanol kunnen base chemicals zoals etheen, propeen en butenen bereid worden.

Groene grondstoffen worden nu vaak gemengd met fossiele grondstoffen, waarbij certificatie (bijvoorbeeld door ISCC) ervoor zorgt dat het juiste percentage producten groen gelabeld wordt.

Toekomst voor petrochemie in Nederland

De petrochemie in Nederland staat onder druk. Aardgas is duur geworden vanwege de afname van de beschikbaarheid van lokaal aardgas door de aardbevingen in Groningen, en door de oorlog in Oekraïne die leidde tot het stoppen van de aanvoer van Russisch gas per pijplijn en het starten van import van dure LNG via schepen. Ook de klimaattransitie zal een grote invloed hebben op de petrochemie. Zo is groene waterstof in Nederland veel duurder dan in landen met meer ruimte en zon. Dat zou kunnen leiden tot de verplaatsing van industrie die veel groene waterstof nodig heeft, zoals de kunstmestindustrie. Ammoniak kan in de toekomst goedkoper geïmporteerd worden. Maar voor veel petrochemie blijft Nederland een toplocatie, met een goede ligging, veel bestaande infrastructuur voor productie en transport, en veel hoogwaardige kennis van universiteiten en bedrijven. Groene voedingen kunnen gemakkelijk aangevoerd worden en verwerkt worden in bestaande complexen.

Hogere prijzen

De kosten van klimaatverandering zullen steeds meer zichtbaar worden in de vorm van duurdere producten. Dat komt doordat groene en gerecyclede voedingen in het algemeen kostbaarder zijn, vergeleken met de onbelaste fossiele voedingen. Hogere prijzen zullen mogelijk gemaakt worden door hogere CO₂-heffingen op fossiele producten en inmengverplichtingen voor duurzame producten. Ook zonder de net afgeschafte Nederlandse CO₂-heffing zal het EU-ETS systeem zijn werk doen. In 2034 zullen alle gratis emissierechten verdwenen zijn, Ook zal het aantal emissierechten stevig gekrompen zijn, waardoor de CO₂-prijs zal stijgen van de huidige €50-70/ton CO₂ naar mogelijk €100-150/ton CO₂.

Een ‘equal playing field’ is van belang, in ieder geval voor alle landen binnen de EU. Het CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), dat de EU-markt met CO₂-importheffingen gaat beschermen tegen goedkope import van bv. grijs staal en kunstmest, zal uitgebreid moeten worden met alle petrochemische producten en ook moeten gelden voor import van eindproducten waar bijvoorbeeld staal en plastics in verwerkt zijn.

Gedragsverandering

De consument speelt zijn eigen rol in verduurzaming van de petrochemie. Vanaf de jaren ’50 is het gebruik van petrochemische producten zoals plastics snel gegroeid, vanwege hun eigenschappen maar ook vanwege hun lage prijs. Dit is gepaard gegaan met het ontstaan van een weggooicultuur, Dat gaat bijvoorbeeld over plastic verpakkingen, polyester textiel (fast fashion) en spaanplaat met veel lijm (fast furniture). Maar ook over weinig duurzame plastic producten, omdat plastic nu eenmaal meestal snel bros wordt en een kort leven heeft. Door de lage prijs wordt er veel meer gekocht dan nodig en er wordt gemakkelijk en snel weggegooid. De consument kan bewuster kiezen. In veel gevallen kan hij/zij minder chemische producten gebruiken en alternatieven zoeken, bijvoorbeeld als het gaat om kleding, verpakkingsmateriaal, isolatiemateriaal, speelgoed of bestrijdingsmiddelen. De hogere prijzen zullen selectiever koopgedrag en hogere eisen aan duurzaamheid (langer leven, mogelijkheid tot reparatie) stimuleren.

De overheid

Samen met de bedrijven zelf, heeft de overheid belangrijke rollen te spelen in de (petro-)chemie, door wetgeving, vergunningen en controle:

• Het bewaken van de veiligheid van fabrieken
• Het voorkomen van lozing van giftige stoffen in lucht, water en bodem
• Het verbieden van onveilige consumentenproducten

Meestal gaat dit heel goed. Maar de overheid reageert vaak traag op nieuwe kennis, beïnvloed door bestaande economische belangen. Verboden op enkele specifieke PFAS-stoffen, zoals PFOA en PFOS, worden al geleidelijk ingevoerd. Een voorstel voor een algemeen verbod in de EU op alle 10.000 PFAS-stoffen (met beperkte uitzonderingen voor bijvoorbeeld medicijnen en +koelmiddelen) ligt op tafel sinds 2023, maar zal zeker niet voor 2027 ingevoerd worden. De sterke toename van de ziekte van Parkinson is deels te koppelen aan contact met – wettelijk toegestane! – pesticiden, maar dit heeft nog niet geleid tot ingrijpen door de overheid.

Toekomst

De behoefte aan (petro-)chemische producten zal waarschijnlijk blijven. Ze hebben hun plek veroverd in onze samenleving. De petrochemie heeft leren omgaan met de grote inherente risico’s. Waar nog issues zijn met bijvoorbeeld giftige lozingen of producten moeten die snel aangepakt worden. De technologie is beschikbaar om de petrochemische producten op duurzame wijze te leveren. Veel bestaande petrochemische fabrieken kunnen doordraaien op duurzame voedingen, groen of gerecycled. Heel soms zal ook nieuwe technologie een plek krijgen. De hogere prijs zal de consument kieskeuriger maken, zodat alleen de duurzame toepassingen overblijven.

Foto: Maksym Kaharlytskyi (Unsplash)