Clean Soap The Market The world market for soaps and detergents is valued at $38 billion, the equivalent of 35 million tons of products. It is a highly concentrated business with 50 companies holding 90 percent of the market. Whereas the sector is not characterized by double digit growth rates, it continues to expand in both industrialized and developing nations at steady 1-3 percent annually. Laundry detergents account for 40 percent of the market, while soaps represent 20 percent and dishwashing detergents 15 percent. The soap and detergents business has been described as the SUV of consumer products - it is old, wasteful and costly for the consumer while profitable for the producers. Soap used to be expensive and was only used by the wealthy until the French chemist Nicolas Leblanc found a cheap way to make soap from salt. For centuries, olive oil, widely available in France, Spain and Italy was used as the main ingredient. In the 19th century palm oil gradually replaced olive oil in formulations. The Germans first produced synthetic detergents from coal tar in 1916 and by the 1950s the industry was dominated by petroleum derivatives. The industry is capital-intensive with an average worker revenue of $700,000 per year. Due to a drive towards automation, the industry has been employing fewer workers. The US soaps and detergents companies increased turnover by 18 percent over the last decade while reducing employment over the same period with 28 percent. The market is highly diversified with a standard supermarket offering 40 different laundry detergents including liquids and powders. The industry is in a constant flux. First introduced around the turn of the millennium, liquid detergents outpace any other cleaning product by a ratio of 4 to 1. It is a remarkable development since liquid cleansers are typically priced higher than powders, thus securing better profitability and low growth markets.

The industry has been under constant attack for its adverse impact on the environment. The synthetic detergents simply do not degrade in cold climates leading to the "continued washing of the fishes and the frogs weeks after the laundry was done". The return to palm oil as a renewable and biodegradable active ingredient seemed a step in the right direction. Unfortunately, a dramatic increase in demand for fatty acids from palm oil lead to an expansion of palm plantations in Asia and Latin America, speeding up the destruction of the rainforest, including the obliteration of the habitat of the urang utan. Yusuke Saraya, president of a medium-sized Japanese detergent maker Saraya realized the damage done, and the adverse trend which is not appreciated by consumers. He went on to create safe-haven corridors for wildlife, including the dwarf elephant, listed as an endangered species in Kalimantan, Indonesia. And while the larger companies have agreed to farm palm sustainably, reality is that the cleaning up of the rivers in Japan, USA and Europe cannot be at the cost of wildlife habitat in the developing world. The main innovation is not ease of use and increased performance, but rather the search for ingredients that do have unintended consequences, and does not cause collateral damage. Whereas market leaders put their research teams on the quest for less toxic optical brighteners, more efficient enzymes, soaps that work in cold water, detergents that require less water, Vivian Stars from Louisiana set out to find an alternative use for the left-over orange peels from the local orange juice factories. As consumption of orange juice increases, the processing expanded, the left-overs - which used to be an animal feed - turned into waste due to the preservation agents used to maintain freshness between harvest and processing. As the Brazilian producers of juice started filling tankers with juice, they soon started to extract limonene from the peels. Since the extraction is rather simple, using liquid CO2, which could be harvested sustainably as well, a new business model started emerging.

Vivian went on to create the company Naturally Yours Inc. in Louisiana and she successfully entered the institutional markets based on a different type of life cycle analysis (LCA). Instead of simply arguing for price and performance, producing a highly concentrated product as the market is increasingly demanding in an effort to reduce packaging which tends to be a major contributor to pollution, she argued that the use of a raw material extracted from waste peels which would otherwise rot and generate methane gas, created a major "systemic" advantage. Using what is locally available, and giving value to what had no value is one of the core principles of the Blue Economy.

At a time when the market leaders continue to expand their quest for market penetration world wide with standardized products manufactured in centralized production units shipped around the world, all citrus producing regions could opt for the creation of local detergent industries based on waste from fruit processing. Whereas the fruits face a global competition, the use of high concentrations of limonene extracted locally not only generates local jobs, but also reduces the load on local water resources. Limonene-based cleaning products are slowly gaining on the market. Brazilian investors have already build a dozen limonene extraction plants around their juice making facilities. Whereas their facilities are sized to the processing facilities, small units can be established rather quickly. Even major juice producers, located near urban areas in Europe or USA could manufacture their own raw materials. Extracts from citrus are not the only alternative, entrepreneurs should look for a portfolio of opportunities. Another option is to convert glucose from sugar, which is produced in excess around the world due to decades of over-subsidization, into another new generation of raw materials for soaps and detergents. Any country that is facing a downturn in sugar prices, there is the well known option to convert it to ethanol, other option is to manufacture APGs (Alkyl polyglucoses), a completely biodegradable chemical that is even used in medicine, and thus be safely recommended for use in and around your home. Whereas jobs are getting scarce, the opportunity to rethink the industry starting from readily available raw materials, should inspire entrepreneurs around the world. Pictures: StockXCHNG

Saubere Seife Der Markt Der Weltmarkt für Seifen und Reinigungsmittel wird auf 38 Milliarden US-Dollar geschätzt; dies entspricht einer Produktmenge von 35 Millionen. Es handelt sich hier um ein stark konzentriertes Geschäftsfeld, auf dem 50 Firmen 90 Prozent des Marktanteils halten. Obwohl dieser Sektor keine Wachstumsraten im zweistelligen Prozentbereich hervorbringt, expandiert er weiter in Industrie- sowie Entwicklungsländern um stabile 1-3 Prozent pro Jahr. 40 Prozent des Markts entfallen auf Waschmittel, 20 Prozent auf Seifen und 15 Prozent auf Geschirrspülmittel. Die Seifen- und Waschmittelgeschäfte werden auch als die „Geländewagen“ der Konsumartikel bezeichnet: veraltet, verschwenderisch und teuer für den Konsumenten, aber profitabel für die Hersteller. Seife war traditionell teuer und wurde nur von reichen Menschen benutzt, bis der französische Chemiker Nicolas Leblanc eine billige Methode der Seifenherstellung aus Salz entdeckte. Über Jahrhunderte war Olivenöl, das in Frankreich, Spanien und Italien weit verbreitet war, der Hauptbestandteil. Im 19. Jahrhundert wurde das Olivenöl nach und nach durch Palmöl ersetzt. Als erste produzierten die Deutschen synthetische Reinigungsmittel aus Steinkohleteer ab 1916, und in den 1950er-Jahren wurde die Industrie von Erdölderivaten dominiert. Die Industrie ist kapitalintensiv und der Umsatz pro Arbeiter und Jahr beträgt etwa 700 000 Dollar. Der Trend zur Automatisierung bewirkte, dass in der Seifenindustrie immer weniger Arbeitskräfte benötigt wurden. So konnten im vergangenen Jahrzehnt die US-amerikanischen Hersteller von Seifen und Reinigungsmitteln ihre Umsätze um 18 Prozent erhöhen und gleichzeitig 28 Prozent ihrer Arbeitskräfte einsparen. Das Marktsegment ist weit verzweigt: ein normaler Supermarkt bietet 40 verschiedene Waschmittel in Flüssig- und Pulverform an. Die Industrie unterliegt einem ständigen Wandel. Obwohl erst zur Jahrtausendwende eingeführt, übertreffen flüssige Waschmittel alle anderen Reinigungsmittel in einem Verhältnis von 4 zu 1. Dies ist bemerkenswert, da Flüssigwaschmittel generell mehr kosten als Pulver und so profitabler bei langsam wachsendem Markt sind.

Die Industrie ist konstantem Druck aufgrund der Umweltbelastung ausgesetzt. Synthetische Reinigungsmittel zersetzen sich in kalten Klimazonen nicht und führen dazu, dass „nach der Wäsche auch noch die Fische und Frösche gewaschen werden“. Die Rückbesinnung auf Palmöl als erneuerbaren und biologisch abbaubaren Bestandteil erschien zunächst als Schritt in die richtige Richtung. Unglücklicherweise zog ein dramatischer Anstieg der Nachfrage nach Fettsäuren aus Palmöl die Ausweitung von Palmenplantagen in Asien und Lateinamerika nach sich, was wiederum zur Zerstörung von Regenwäldern führte und somit zur Vernichtung des Lebensraums für Orang-Utans. Yusuke Saraya, Präsident der gleichnamigen mittelständischen Reinigungsmittelfirma in Japan, bemerkte den entstandenen Schaden und die negativen Reaktionen der Konsumenten. Er richtete daraufhin Schutzkorridore für Wildtiere ein, so auch für den Zwergelefanten in Kalimantan, Indonesien, der auf der Liste der bedrohten Tierarten steht. Während größere Firmen dem nachhaltigen Anbau von Palmpflanzungen zustimmten, bleibt es weiterhin unakzeptabel, dass die Sauberkeit von Flüssen in Japan, USA und Europa auf Kosten des Lebensraums für Tiere in der Dritten Welt geht. Die größte Innovation ist nicht Komfort und bessere Leistung, sondern vielmehr die Suche nach Inhaltsstoffen, die keine unbeabsichtigten Konsequenzen nach sich ziehen und Begleitschäden verursachen. Während die Marktführer ihre Forschungsteams zur Suche nach weniger giftigen Weißmachern, effizienteren Enzymen, Kaltwaschmitteln oder Substanzen, die mit weniger Wasser auskommen einsetzen, beschloss Vivian Stars aus Louisiana, eine neue Nutzungsform für weggeworfene Orangenschalen aus Orangensaftfabriken zu finden. Der Orangensaftkonsum steigt, die Produktion steigt und die Reste, die ursprünglich als Tierfutter vorgesehen waren, wurden zu Abfall aufgrund der Konservierungsstoffe, die zur Frischhaltung zwischen Ernte und Verarbeitung zugesetzt wurden. Als die brasilianischen Safthersteller ihre Tanker mit Saft beluden, begannen sie bald auch, aus den Schalen Limonen zu gewinnen. Die Extraktion geschieht recht einfach mithilfe von flüssigem CO2, das ebenfalls nachhaltig gewonnen werden konnte, und so entwickelte sich ein neues Geschäftsmodell.

Vivian gründete daraufhin die Firma Naturally Yours Inc. in Louisiana und drang erfolgreich in die etablierten Märkte aufgrund einer neuen Art der Ökobilanz ein. Sie sah von einem Kampf um Preis und Leistung ab, der nur ein hochkonzentriertes Produkt als Antwort auf gestiegene Nachfrage zu bieten hat, um Verpackung zu sparen, die einen hohen Beitrag zur Umweltverschmutzung leistet. Stattdessen argumentierte sie, dass die Nutzung von Rohmaterialien aus weggeworfenen Schalen, die sonst verrotten und Methan produzieren würden, einen höheren „systemischen“ Vorteil bringen. Die Nutzung lokaler Ressourcen und der Wertgewinn für vorher wertlose Materialien sind Kernprinzipien der Blue Economy.

Während die Marktführer noch danach streben, weltweit den Markt mit Standardprodukten aus zentralisierten Produktionseinheiten zu beliefern, könnten alle Regionen, die Zitrusfrüchte produzieren, lokale Reinigungsmittelindustrien aufzubauen, die die Abfälle der Fruchtverarbeitung nutzen. Die Früchte stehen weltweit unter Konkurrenzdruck, doch die lokale Nutzung hoch konzentrierten Limonens schafft nicht nur Arbeitsplätze vor Ort, sondern entlastet auch die örtlichen Wasserressourcen. Reinigungsmittel auf Limonenbasis dringen langsam in den Markt ein. Brasilianische Investoren haben bereits ein Dutzend Fabriken zur Limonen-Extraktion in der Nähe der Saftherstellerkonzerne aufgebaut. So lange die Größe der Produktionsstätten sich den Möglichkeiten der Verarbeitung anpasst, können kleine Einheiten schnell in Betrieb genommen werden. Sogar große Hersteller in der Nähe der städtischen Räume in Europa oder den USA könnten eigene Rohmaterialien verarbeiten. Zitrusextrakte sind nicht die einzige Alternative: Unternehmer sollten nach einer Palette von Möglichkeiten suchen. Eine weitere Möglichkeit ist die Umwandlung von Glukose aus Zucker, der weltweit übermäßig produziert wird, da er seit Jahrzehnten zu stark subventioniert wird. Glukose kann ebenfalls als Ausgangsmaterial für Seifen und Reinigungsmitteln dienen. Jedes Land, das vom Preisverfall des Zuckers betroffen ist, kann ihn entweder wie bekannt zu Alkohol weiterverarbeiten oder aber daraus APGs (Alkylpolyglycoside) herstellen, eine vollständig biologisch abbaubare Chemikalie, die sogar in Medikamenten Verwendung findet und daher ohne Bedenken für den Hausgebrauch empfohlen werden kann. In Zeiten erhöhter Erwerbslosigkeit sollte die Chance, die Industrie auf der Basis von sofort verfügbaren Rohstoffen neu zu überdenken, Unternehmer auf der ganzen Welt inspirieren. Bilder: StockXCHNG

The Biorefinery The Market The global demand for biodiesel is expected to top 10 billion gallons per year by 2015. Currently 30 countries have implemented biofuel targets and are blending biodiesel with regular fuel. Europe is moving towards 7 percent mix, while Brazil and Indonesia are targeting 10 percent. The developing countries supply 50 percent of the global demand for biofuels, and their commitment to renewable fuel long term is demonstrated by the fact that already 17 percent of the world's biodiesel demand is concentrated in the South. The European Union is the largest consumer of biodiesel with 44 percent of demand, closely followed by Asia-Pacific Region with 39 percent, well ahead of the United States. Europe's agricultural land comprises 164 million hectares of cultivated land and 76 million hectares of pasture for grazing. Agricultural residues of food and feed crops represent an important source for biofuel production. It has been estimated by the multi-lateral research institute IIASA in Vienna, Austria, that up to 246 Megatons of biomass for biofuel and bioplastics production could be manufactured from crop residues which represent 50 percent of the harvested biomass. This can be used without risk of losing fertilizers and soil amendments. This approach to agricultural waste reduces the need for 15 to 20 million hectares of farmland that otherwise would have been used for the planting of crops solely for the production of biofuels.

The demand for fuel (or plastics) from biomass competes with food. Cornell University experts calculated that powering an average US car for one year with biodiesel or ethanol would require 11 acres of farmland, which would otherwise produce food for seven people. However, this is only part of the problem: it takes more energy to make ethanol from farm crops, than the combustion of ethanol produces. The main problem is that 8 percent ethanol with a purity level of 99.8 percent needs to be separated from 92 percent water. If one adds the hard reality that corn erodes the soil 12 times faster than soil can be regenerated, and irrigation of corn mines groundwater 25 times faster than the natural recharge rate, it cannot be considered sustainable. If all automobiles in the United States were fueled with 100 percent ethanol, a total of 97 percent of US land area would be needed to grow the corn feedstock. It is hard to explain how plastics or fuel from corn can be considered a sustainable substitute to fossil fuel. The late Prof. Dr. Carl-Göran Hedén, a Member of the Swedish Royal Academy of Sciences, and for years director of the Microbiology Department at the Karolinska Institute introduced the concept of the biorefinery in the early sixties in an effort to get out of the food versus fuel and plastics trap. He introduced the concept of processing the biomass along the same logic as crude oil is cracked and recombined into 100,000 different molecules, while generating energy. Whereas numerous research institutes like the National Renewable Energy Laboratory and the University of Wageningen pursued the concept, it was Prof. Dr. Jorge Alberto Vieira Costa from the Federal University of Rio Grande (FURG), Brazil who put it into practice, not with plants but with algae. Prof. Jorge Vieira initiated in the nineties research on sweet water algae, native to the alkaline lake Lagoa Mangueira in the South of Brazil in an effort to respond to malnutrition in the region. His insights in scaling up production resulted in the extension of the program from food security to climate change mitigation. Whereas the production of algae was successful, a better understanding of the demand for CO2 as a nutrient for algae presented a new opportunity tapping the excess emissions from the local coal-fired power station and convert the retention basin into an algae production unit. A detailed study of the production capacity revealed that an over-production of algae for human consumption paves the way for the extraction of lipids from the algae to produce biofuels. Dr. Michele Greque, a colleague of Prof. Jorge Vieira cascaded the biorefinery to the next level and identified the opportunity to produce esters (and polyesters) from the residues thus presenting a solid case for the biorefinery producing food, fuel and plastics from CO2.