Waar deuren sluiten, gaan andere open. Als het aan de initiatiefnemers van Iron+ ligt, verrijst op de fundamenten van de failliete productiebedrijven PMC en Aldel in Delfzijl een geheel nieuwe keten rond ijzerpoeder, als opslagmedium voor grote hoeveelheden duurzame energie. Het moet een proof of concept worden, die volgens de initiatiefnemers sowieso veel aandacht en straks wereldwijd navolging verdient.
Wim Raaijen
Tijdens de jaarwisseling hebben we het allemaal weer vol kunnen aanschouwen. Verbranden we metalen in poedervorm, dan kan dat vuur de meest mooie kleuren opleveren. In vuurwerk geeft magnesium bij ontbranding helder, wit licht, koper geeft groen of blauw en ijzer rood licht. Oftewel de kleur van hun roest, het geoxideerde metaalpoeder. Feitelijk zorgen vuurpijlen in de lucht voor uitbarstingen van de energie die metalen in zich dragen.
Bijna een decennium geleden vond professor Philip de Goey het hoog tijd om wat meer te gaan doen met die bijzondere eigenschap van metalen. Hij startte aan de Technische Universiteit Eindhoven onderzoek naar metaalpoeder als energiedrager. Daaruit bleek vooral ijzerpoeder uitstekend geschikt om te verbranden â oxidatie â en zodoende veel energie af te geven. Daarna kan het roestpoeder dat daarbij ontstaat met voldoende duurzame energie weer terug worden omgezet in ijzerpoeder, oftewel via een reductieproces. Daarmee creĂ«er je een interessante optie om grote hoeveelheden duurzaam opgewekte energie op te slaan en te transporteren.
Directer
Om het concept in de industriĂ«le praktijk toe te passen en op te schalen richtte De Goey in 2016 het innovatiecentrum Metalot op. In het Future Energy Lab van Metalot deden De Goey en collega-onderzoekers veel onderzoek. Ze wisten al verschillende concrete stappen te zetten in een continue zoektocht. âApple begon ook bij iPhone 1, en ze zijn nu bij 15â, stelt hij. In 2020 werd demonstreerde het Metal Power Consortium voor het eerst een 100 kilowatt systeem bij de Swinkels brouwerij in Lieshout. En in 2023 heeft de bierbrouwer opnieuw meegewerkt aan een succesvolle test met een vijf keer groter â 0.5 megawatt â en sterk verbeterd systeem.
Elke keer wordt weer een extra stapje gezet. Bijvoorbeeld in het reductieproces van roestpoeder naar ijzerpoeder. âDaarvoor hebben we voorlopig nog waterstof nodig. Gebruik je daar groen geproduceerde waterstof voor, dan is dat duur. Zeker op plaatsen waar duurzaam opgewekte energie kostbaar is. We blijven onderzoeken of de reductie directer en goedkoper kan, ook zonder tussenkomst van waterstof. Denk bijvoorbeeld aan de inzet van plasmatechnologie of directe elektrolyse. Bij Pometon in ItaliĂ« is een proefopstelling gebouwd om de efficiĂ«ntie te testen van de regeneratie van roest naar ijzerpoeder. Het aantal malen reduceren van roest naar ijzerpoeder en de efficiĂ«ntie van het verbranden van het ijzer geeft meer inzicht in de business case.â
[vc_empty_space][vc_column_text]Philip de Goey professor Technische Universiteit Eindhoven:
âWe blijven onderzoeken of de reductie directer en goedkoper kan, ook zonder tussenkomst van waterstof.â
[/vc_column_text][vc_empty_space][vc_row][vc_column][vc_column_text]
Asbesthoudende pijpleidingen
Om de technologie dichter bij de markt te brengen, was Metalot ook betrokken bij de oprichting van startups waaronder Iron+. Deze joint venture heeft tot doel hele ketens aan te leggen rond ijzerpoeder. Professor De Goey was met Metalot mede grondlegger van Iron+ in 2022, samen met EM Group als branderbouwer en poederproducent Pometon. Inmiddels is ook het bedrijf Nowit ingestapt dat beschikt over technologie om goedkoop waterstof en ijzerpoeder te produceren. Vervolgens stapte Metalot uit de joint venture. Het innovatiecentrum blijft als kennisinstelling echter wel nauw betrokken bij de vervolgstappen van Iron+, net als bij diverse andere startups die intussen wereldwijd worden opgericht.
Betere business case
In haar zoektocht naar een geschikte regio voor de aanleg van een ijzerpoederketen stuitte Iron+ op unieke mogelijkheid in de Eemsdelta. Vooral de spiksplinternieuwe fabriek van het failliete Purified Metal Company (PMC) biedt een interessante kans. PMC bouwde een paar jaar geleden een fabriek in Delfzijl waarin het bedrijf met asbest vervuild staal zodanig wilde verhitten dat de asbestvezels kapotgaan en het staal smelt. Daarmee is het asbest onschadelijk geworden, terwijl het ruwijzer dat overblijft weer kan worden ingezet in producten. Eind 2022 ging het innovatieve bedrijf echter failliet. Aan de ene kant was er te weinig aanvoer van vervuild schroot. Volgens PMC kwam dat doordat de overheid schroot met chroom-6 vervuiling niet de status âgevaarlijkâ gaf, waardoor het bedrijf lagere tarieven moest rekenen. Daarnaast zorgden de gestegen energiekosten ervoor dat het bedrijf in financiĂ«le nood kwam.
Feit blijft dat in Delfzijl een nieuwe fabriek staat die prima in staat is om ijzer uit schroot te produceren om daar het benodigde ijzerpoeder uit te maken. Over de aanvoer van schroot, een eerder struikelblok, maken de initiatiefnemers zich geen zorgen. âOns voordeel is dat we uit de asbestverwerking komen. We kennen die markt dusâ, stelt ondernemer Chris Kamp van Iron+. âWe hebben goede contacten met bedrijven als Shell, NAM en Gasunie, die onder meer van hun asbesthoudende pijpleidingen af willen. We beschikken bovendien over een ict-systeem dat een robot heeft ontwikkeld die alle staalhoudende toepassingen in het Landelijk Asbest Volgsysteem kan detecteren. Als PMC opnieuw opstart, gaan we contact zoeken met de eigenaren, om vanuit de metaalstroom van PMC staalpoeder te produceren. Dit geeft voor PMC een betere business case dan voorheen en voor het ecosysteem van Iron+ de gelegenheid om de keten in Delfzijl te realiseren.â
Proof of concept
De fabriek van PMC kan een belangrijk startpunt vormen van een hele keten, de productie van circulair ijzerpoeder. Daarnaast moeten op zijn minst nog drie andere installaties worden gebouwd om de keten compleet te maken. Het terrein van de eveneens failliete aluminiumsmelter Aldel zou daarvoor een geschikte locatie zijn. Centraal komt dan de nieuw te bouwen installatie van Iron+ zelf. Daarin moet roestpoeder met waterstof weer worden gereduceerd tot ijzerpoeder, en dus veel energie opslaan.
Het roestpoeder kan, met name per schip, overal vandaan komen en het ijzerpoeder kan overal heen worden gebracht waar energie nodig is. Om te worden omgezet in stroom of warmte. Dat maakt het terrein van Aldel ook zo geschikt, omdat het aan diep water ligt. Metaal in poedervorm is per schip relatief gemakkelijk te transporteren. Op die manier kunnen dus grote hoeveelheden energie worden verscheept.
De Goey laat berekeningen zien dat ijzerpoeder, hoewel het zwaar is, per volume-eenheid 7,3 keer zoveel energie kan meenemen als waterstof onder een druk van 350 bar. En 2,2 keer zoveel als bijvoorbeeld ammoniak, waar momenteel ook veel aandacht voor is. Bovendien is ijzerpoeder veiliger dan ammoniak en niet giftig. De Goey: âDaarom is het zo belangrijk om hier aandacht voor te vragen. Overal wordt gesproken over waterstof en ammoniak als energiedragers van de toekomst. Bijna niemand heeft het over ijzerpoeder, terwijl dat in veel situaties grote voordelen biedt. Niet als concurrent van andere dragers, maar als aanvulling daarop. Het is van groot belang om met de nieuwe keten aan een proof of concept te werken.â
[vc_empty_space][vc_column_text]Philip de Goey professor Technische Universiteit Eindhoven:
âOveral wordt gesproken over waterstof en ammoniak als energiedragers van de toekomst. Bijna niemand heeft het over ijzerpoeder, terwijl dat in veel situaties grote voordelen biedt.â
[/vc_column_text][vc_empty_space][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]
Slib en groen gas
Het is logisch om ijzerpoederketens te bouwen waar grote hoeveelheden ijzer- en roestpoeder gemakkelijk af en aan te voeren zijn, maar waar ook â met de huidige stand van de techniek â betaalbare emissievrije waterstof ruim voorradig is. Dat eerste zit wel snor in de Eemsdelta met haar ligging aan diep water. Echter, de beschikbaarheid van duurzaam geproduceerde en betaalbare waterstof is vooralsnog een grote uitdaging. Zonovergoten gebieden kunnen momenteel veel goedkoper waterstof produceren via waterelektrolyse dan bijvoorbeeld Noordwest-Europa, gewoonweg omdat zonnestroom daar veel goedkoper is. Op het eerste gezicht lijken zonnige kustgebieden in Afrika of bijvoorbeeld AustraliĂ« veel beter gelegen voor een proof of concept.
De Goey en Kamp beamen dat ze hun plannen in de Eemsdelta met groen geproduceerd waterstof niet rond kunnen rekenen. Daarom kiezen ze niet voor waterelektrolyse, maar voor waterstofproductie uit slib en groen gas. Dat moet gebeuren met de twee andere nieuwe fabrieken die op het voormalige terrein van Aldel zouden moeten worden gebouwd. Het bedrijf Xirqulate wil met een nieuwe installatie keramische bouwmaterialen en groene stoom produceren uit verontreinigd haven- en rivierslib. Met de groene stoom kan een nieuw te bouwen installatie van Re-Forme waterstof produceren uit groen gas.
Kolencentrales
Met de drie nieuwe installaties op het voormalige Aldel-terrein en de fabriek van PMC lijkt de keten nog niet helemaal af. De ontbrekende schakel is een energiecentrale waar het ijzerpoeder wordt omgezet in stroom of warmte. De Goey: âHet zou kunnen dat we op dat vlak ook een demonstratie-installatie willen bouwen, maar misschien is dat niet nodig.â Het interessante van ijzerpoeder is dat het gemakkelijk is te verschepen naar plaatsen waar een tekort is aan duurzaam opgewekte energie. Of om bijvoorbeeld kolencentrales te verduurzamen door die om te bouwen. Daarnaar heeft de groep rond De Goey al eerder onderzoek gedaan, en dat blijkt ook goed mogelijk te zijn.
Dit artikel is gepubliceerd in Industrielinqs 2024-01 (31/1/2024)
