Rob Stroeks, Innovatie Attaché Tokio
Origineel gepubliceerd op de site van RVO.
Samenvatting
De chemische sector is een van de stuwende bronnen voor de Japanse maakindustrie. Of het nu gaat over automotive, ITC, robotica of life science. De innovatieve kracht van deze sector blijkt steeds goed voor nieuwe materialen en productieprocessen die Japan aan de ‘technology frontier’ houden. Het land werkt daarbij vaak in thematische langetermijnprojecten waar overheid, bedrijfsleven en kennisinstellingen samenwerken, zoals bij het opzetten van een ‘waterstofsamenleving’. Nederland heeft een goede relatie met Japan, die voortvloeit uit historische banden, maar ook op de toekomst gericht is in nieuwe vakgebieden zoals chemische biologie en post-Fukushima energietransitie.
Chemische sector omvangrijk …
In een land met een nog altijd aanzienlijke maakindustrie is de chemische industrie in omvang de grootste sector. In de brede definitie, inclusief plastic en rubber, is de chemische sector goed voor 14,1 procent van de Japanse industriële productie. De sector is goed voor 860.000 Japanse banen: zo’n 12 procent van de maakindustrie. De auto-industrie – Japans sleutelsector – is nauw verbonden met de chemische sector. Vooral in de innovatieve gebieden (nieuwe materialen, batterijen, waterstof-brandstofcellen etc.) De Japanse chemische industrie verscheept op jaarbasis voor bijna 300 miljard Amerikaanse dollars aan producten en is daarmee na China en de VS de derde wereldwijde speler. De toonaangevende spelers zijn de ‘chemiepoten’ van industriële conglomeraten zoals Mitsubishi, Sumitomo en Mitsui, alsmede Toray en Teijin. Daarnaast heeft Japan ook een mondiaal opererende farmaceutische industrie, met organisaties als FujiFilm, Astellas (beiden in Nederland actief), Daiichi Sankyo en Takeda, maar ook een partij als Mitsubishi Chemicals heeft zijn groeiende life science activiteiten.
… maar in transitie
Japan is de derde economie van de wereld – ongeveer 30 procent groter dan Duitsland – maar net als in veel West-Europese landen slaat de vergrijzing toe. Daarmee verdwijnt structureel de rek uit de binnenlandse vraag. De oplossing ligt ook voor Japan in internationalisering en innovatie. Voor wat betreft de internationalisering laten de statistieken van de Japan Chemical Industry Association (JCIA) een duidelijke stijging zien van investeringen, productie en verkopen in buitenlandse markten. Voor wat betreft innovatie laten de investeringen in R&D een inspirerend beeld zien. Volgens cijfers van de Japanse branchevereniging is de chemische sector goed voor zo’n 25 miljard Amerikaanse dollars aan R&D-investeringen op jaarbasis. Ook bleek uit deze cijfers dat Japanse partijen traditioneel sterk inzetten op productkwaliteit en incrementele innovatie.
Toonaangevend houden
De Japanse overheid ziet de chemische sector als een van de stuwende bronnen, naast Automotive (Toyota, Nissan, etc.), Robotica (Fanuc, Yoskawa, etc.) en Industriële ICT (Fujitsu, Hitachi, etc.), die de Japanse economie de komende decennia toonaangevend moeten houden. Daarbij kijkt men enerzijds sterk naar de doorontwikkeling van nieuwe technologiegebieden, zoals advanced materials (Teijin, Toray), de ontwikkeling van nieuwe medicijnen (FujiFilm [zie kader] en Astellas), maar Japan wil ook nieuwe toepassingen voor bestaande technologieën vinden. Japanse delegaties vanuit de industrie en kennisinstellingen reizen momenteel zeer actief de wereld rond op zoek naar potentiële toepassingen en nieuwe markten voor de Japanse technologie.
| KADER: Key Innovator (FujiFilm)Het Japanse FujiFilm vergaarde wereldfaam als producent van fotorolletjes. Waar concurrent KodakMinolta ten onder ging na de razendsnelle opkomst van de digitalisering, slaagde FujiFilm erin zichzelf opnieuw uit te vinden. De basis bleef de (fijn)chemie. CEO Komori diversifieerde het bedrijf richting toepassingen in de pharmaceutica, en vond een veelheid aan hoogwaardige toepassingen van film en membranen. Zo is FujiFilm actief betrokken bij de ontwikkeling van alternatieve energie (bijvoorbeeld Membranen voor een Blue Energy project bij de Afsluitdijk *1), heeft het een succesvol medicijn ter bestrijding van het Ebola-virus op de markt, en zet het vol in op de kansen van regeneratieve geneeskunde (FujiFilm betaalde recentelijk 307 miljoen Amerikaanse dollars voor het Amerikaanse bedrijf Cellular Dynamics International dat iPS-cellen maakt). FujiFilm’s Europese hoofdkantoor staat al sinds de jaren zeventig in Tilburg en het Japanse bedrijf heeft dus stevige Nederlandse wortels. |
Thematische innovatieprogramma’s
De overheid zet de laatste jaren meer in op centraal gestuurde thematische innovatieprogramma’s. Het uitgangspunt daarbij is technologische excellentie creëren die de Japanse economie in staat stelt om concurrerend te blijven. Het doorsijpelen van kennis naar concurrerende producten is daarbij in toenemende mate een aandachtspunt van het bedrijfsleven en de overheid. De regering van Premier Shinzo Abe heeft de afgelopen jaren enkele ambitieuze nieuwe programma’s ontwikkeld. Enkele voorbeelden:
- Het Strategisch Innovatie Programma (SIP, *3):
Deze interministeriële programma’s zijn in 2014 opgezet voor elf thema’s van nationaal strategisch belang. Ze hebben een looptijd van tien jaar. Twee ervan hebben raakvlakken met de chemische sector. Ten eerste het SIP-programma ‘Energy Carriers’ streeft ernaar om waterstof een belangrijke rol te laten spelen in een duurzame en stabiele energiehuishouding. Budget 2015: 26 miljoen euro. Er was veel betrokkenheid van grote industriele spelers. Het SIP-programma ‘Structural Materials for Innovation’ richt zich op polymeren. Deze sterke, lichte en hittebestendige materialen zijn interessant voor de transportindustrie en energiesector. (Structurele) materialen zijn al lang heel belangrijk voor de Japanse (maak-)industrie. Budget 2015: 30 miljoen euro. Bij dit programma waren belangrijke industriele partijen betrokken.
- Japan Agency for Medical Research and Development (AMED, *4):
Om innovatie in de life sciences en healthcare te bevorderen en de funding van onderzoek centraler te kunnen aansturen, heeft Japan in 2015 het agentschap AMED opgericht. Thema’s waar AMED zich op richt zijn: de ontwikkeling van nieuwe medicijnen en medische apparaten, klinisch onderzoek en klinische testen, regeneratieve medicijnen en medicijnen met persoonlijke (genetische) informatie over bijvoorbeeld hart- en vaatziekten. Budget 2015: ongeveer 1.4 miljard Amerikaanse dollars.
Chemische wetenschappers NL-JP vinden elkaar tijdens Gratama Workshops
Nederland staat aan de bakermat van de Japanse chemische sector. De Nederlandse chemicus Koenraad Gratama, die in de negentiende eeuw vijf jaar in Japan verbleef, stichtte de eerste moderne ‘chemie-school’ in Osaka, die de basis vormde voor de huidige Osaka University en bedrijven als Ajinomoto. Om dat te onderstrepen, wordt sinds 2000 de Gratama Workshop georganiseerd (*2). Deze vindt iedere drie jaar plaats, met ondersteuning van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en de Japan Society for het Promotion of Science (JSPS). Twintig internationale toponderzoekers uit beide landen spreken over opkomende thema’s als complexe moleculaire systemen, chemische biologie, zelfhelende materialen, precisie synthese en groene katalyse. De zesde Gratama Workshop staat gepland voor medio 2017 in Groningen.
Technology frontier
Hieronder volgen drie thema’s waarop de Japanse overheid en industrie zeer actief inzetten. Via technologische doorbraken en proces- en logistieke innovaties proberen ze de Japanse industrie aan de ‘technology frontier’ te houden.
Thema 1: Batterijen voor elektrisch vervoer
Japan is een pionier in de ontwikkeling van lithium-ion batterijen (LIB). In eerste instantie voor elektronica, maar later ook voor elektrische voertuigen: een groeimarkt waar ook de Japanse auto-industrie op inzet. Ongeveer driekwart van de kosten van een LIB gaat zitten in de materialen voor de kathode, separator, elektrolyt en anode. Japanse chemische bedrijven zijn sterk vertegenwoordigd in de ontwikkeling en productie van deze materialen (zie de onderstaande afbeelding).
Veel Japanse chemische bedrijven zijn betrokken bij ontwikkeling van lithium-ion batterijen (*5)
Tegelijkertijd is het agentschap NEDO in mei 2016 begonnen met een nieuw programma voor de ontwikkeling van volgende generatie batterijen voor elektrische voertuigen (EV). De doelstelling van het RISINGII-project is om in 2030 te komen tot betaalbare batterijen met een hoge energiedichtheid die in de prestatie vergelijkbaar zijn met een verbrandingsmotor. Een consortium van dertien universiteiten, vier kennisinstellingen en dertien bedrijven (waaronder GS Yuasa, Sony, Toyota, Nissan, Panasonic en Hitachi), gaat de komende vijf jaar samenwerken met een budget van 150 miljoen euro. Grote onderzoeksfaciliteiten als J-PARC en Spring-8 gaan de chemische materiaaleigenschappen testen van elektrodes- en elektrolytoplossingen in batterijen van de toekomst zoals zinc-air batterijen en sulfide batterijen. Daarnaast worden ook de basisprincipes van redox-flow batterijen en optimalisering van de materialen in LIB verder onderzocht.
Roadmap van volgende generatie batterijen voor elektrische voertuigen (Bron: NEDO, *6)
Thema 2: waterstof, chemische conversie en opslag van energie
Precies vijf jaar na de Fukushima kernramp op 11 maart 2011, die een omwenteling ontketende in de wereldwijde energie- en duurzaamheidsdialoog, bezocht een consortium van bedrijven en kennisinstellingen Japan op het gebied van chemische conversie en opslag van energie (*7). De deelnemers kwamen uit de Topsectoren Chemie, HTSM en Energie. Het vijfdaagse programma in Japan bleek voor de deelnemers (TNO, ECN, Shell, ISPT, Differ, TU Eindhoven en HyET) een goede benchmark voor Nederland. Het verschafte dieper inzicht in de (implementatie-)strategie voor de energietransitie. Hoe gaat Japan om met maatschappelijke vragen zoals (fossiele) grondstofuitputting, milieuvervuiling en kosten voor energie? Welk belang hecht het land aan directe- en indirecte opslag van energie wanneer renewables en decentralisatie van energieopwekking zorgen voor onvoorspelbaarheid en piekmomenten waar het net niet op is ingericht?
Japan zet bij deze vraagstukken in op waterstof. Onder aanvoering van premier Shinzo Abe ontwikkelde het land een roadmap om de waterstofsamenleving in drie fasen te realiseren [zie KADER] en de marktwaarde te stuwen naar 8 miljard euro in 2030 en 70 miljard in 2050. Daarbij geldt een totaalbenadering vanaf waterstofproductie, transport & opslag tot het gebruik van waterstof in mobiele en stationaire brandstofcellen.
KADER: Roadmap waterstof (Bron: METI)
|
Het ministerie van Economie (METI) neemt het voortouw bij het uitvoeren van deze roadmap en vertegenwoordigt Japan bij de IPHE (International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy, *8). Ook financiert METI nationale projecten via het agentschap NEDO (waterstof gerelateerd budget: 100 miljoen euro in 2016). Een belangrijke rol hierbij ligt bij de private sector die verenigd is in de Research Association of Hydrogen Supply/Utilization Technology (HySUT). waar autofabrikanten (Toyota, Honda, Nissan), gasgerelateerde bedrijven (Tokyo Gas, Iwatani, Idemitsu) en machinebouwers (Kawasaki Heavy, Chiyoda Corporation) tot nu toe 81 operationele waterstoftankstations hebben gebouwd.
Tijdens het bezoek bleek dat er ook voldoende kansen zijn voor een technologische samenwerking met Japan op het gebied van Chemie en HTSM. Net als Nederland heeft Japan een sterke en innovatieve industrie in chemische en HTSM-sectoren en zijn er sinds de kernramp van Fukushima in 2011 snelle ontwikkelingen gaande met betrekking tot de energietransitie. Zo heeft de Kyushu University in Zuid-Japan het International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (I2CNER) (*9) opgericht; een onderzoeksinstituut van internationale allure dat chemische conversie en andere aspecten van de energietransitie onderzoekt. Bij Japan Technological Research Association of Artificial Photosynthetic Chemical Process (ARPCHEM) (*10) werken industriële organisaties en universiteiten samen aan fotosynthese en andere manieren van chemische conversie. In diverse projecten en onderzoeken zijn al concrete stappen gezet met chemische conversie op grotere schaal, waaronder de uitrol van grootschalige energie-opslagprojecten met (redox flow)-batterijen in Hokkaido en de ontwikkeling van waterstofsteden in Yokohama en Kitakyushu.
De Nederlandse delegatie inspecteert een Toyota Mirai (waterstofauto) in een H2-tankstation
Thema 3: Biomassa
Net als in Nederland staat in Japan biomassa ook steeds meer in de belangstelling. Het is onderdeel van een nieuwe energiemix na Fukushima. De energiemarkt liberaliseert en dereguleert en de overheid investeert in renewables met gunstige Feed-in-Tarieven. Dit biedt interessante opties voor Nederlandse partijen. Dat bleek tijdens een seminar ‘Biomass Torrefaction and Co-firing’, dat de ambassade in Tokio in mei 2016 organiseerde. ECN en Essent/RWE presenteerden tijdens de seminar inhoudelijke aspecten van torrefactie en Torr-Coal Group BV en a.Hak Renewable Energy BV presenteerden hun ervaringen in een commerciële fabriek (*11).
De Japanse overheid investeert in renewables met gunstige Feed-in-Tarieven van 24 yen/kWh (20 eurocent) met een looptijd van twintig jaar. Dat is veel hoger dan de Nederlandse netto feed-in premie die bij bestaande biomassa bij- en meestook-installaties momenteel rond de 6,8 eurocent/kWh ligt, bij een looptijd van acht jaar. Het grondstoffenarme Japan geeft daarmee een incentive voor diversiteit en renewables. Het land onderzoekt ook de mogelijkheden met mee- en bijstook van bio-opgewaardeerde kolen. Zo heeft het Japanse ministerie van Milieu in 2013 een project aan Mitsubishi Heavy Industries uitbesteed voor technologieverbetering bij het vermalen van biomassa en het produceren van bio-coal pellets. Hiermee is een meestook van 30 procent houtachtige biomassa mogelijk zonder significant verlies van efficiency. Ondanks deze ontwikkelingen, maakt Japan nog maar marginaal gebruik van biomassa. En heeft Japan een achterstand in technologie om de voordelen van bio-coal volledig in te zetten als hoogwaardige brandstof die zich makkelijk laat transporteren en opslaan. Dat zijn twee belangrijke voorwaarden om tot grootschalige toepassing te komen van renewables in Japan.
Bron:
- Meer informatie op website Fujifilm
- Bron: Osaka University
- SIP: ”Pioneering the Future: Japanese Science, Technology and Innovation 2015”
- AMED: Agency for Medical Research and Development
- Bron: E-mobility Roadmap for the EU battery industry
- Bron: NEDO of Kyoto University
- Zie eerder IA-Tokio artikel, “Energietransitie Japan goede vergelijking voor strategie Nederland”, mei 2016
- IHPE: International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy
- I2CNER: International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (Kyushu University)
- ARPCHEM: Technological Research Association of Artificial Photosynthetic Chemical Process
- Zie eerder IA-Tokio artikel, “Nederlandse Biomassa Torrefactie op de kaart in Japan”, mei 2016
