Betaalbaar emissieloos waterstof en koolstof

De doorbraak van waterstof als schone energiedrager en grondstof lijkt nabij. Probleem is echter de CO2-uitstoot bij productie. Dat is te reduceren door na het traditionele proces kooldioxide af te vangen en ondergronds op te slaan; ofwel de blauwe variant. Of met groen waterstof, via elektrolyse van water. Maar er is nog een derde, minder bekende optie. Met methaanpyrolyse wordt waterstof uit aardgas gemaakt met koolstof – en niet CO2 – als waardevol bijproduct. Betaalbaar en binnen enkele jaren commercieel toepasbaar. Overal in de wereld wordt er onderzoek naar gedaan. Ook in Nederland. Door TNO bijvoorbeeld.

TNO is finalist van de Enlightenmentz 2019 verkiezing. Bij deze verkiezing kijkt Industrielinqs pers en platform (uitgever van o.a. Het Nieuwe produceren en Petrochem) welke bedrijven in TRL (Technology Readiness Levels) 4, 5, 6, 7, of 8 met hun proces de industrie kunnen helpen verduurzamen. Tijdens Het Nieuwe Produceren congres op 16 mei wordt de winnaar bekend gemaakt. Vanaf 9 mei kunt u op deze site op uw favoriet stemmen. TNO neemt het op tegen Vertoro en Asbeter.

Waarom is methaanpyrolyse zo interessant?
Groen waterstof is voorlopig nog heel duur en je hebt er veel energie voor nodig. Blauw waterstof is minder elegant. Je stopt CO2 onder de grond en ook daar zijn dure installaties voor nodig. Methaanpyrolyse is een emissieloze route die uitkomst kan bieden. De route is en betaalbaar, gebruikt minder energie en levert een extra waardevol product op: koolstof. De toepassingen zijn divers. Denk daarbij aan additief voor staal, vulmiddel in autobanden, grafiet, kleurstof en bodemveredelaar. Een potentiële groeimarkt. Een bijkomend voordeel van deze turquoise route is dat ook de CO2-emissie die vrijkomt bij de traditionele productie van de koolstof wordt voorkomen.

Wie zitten erachter?
TNO en het onderzoeksprogramma Voltachem, dat is opgericht om de chemische industrie verder te elektrificeren.

Hoe werkt het?
Bij deze technologie wordt bij hoge temperatuur in een gesmolten metaallegering methaan gesplitst tot waterstof en pure koolstof. De reactie heeft plaats in een bad van ongeveer 900 graden Celsius met gesmolten metaal. Aardgas vliegt er aan de bovenkant uit en vaste koolstof komt bovendrijven. Aardgas is nog steeds de voornaamste grondstof, naast mogelijk biomethaan. De uitstoot kan echter enorm worden gereduceerd en zelfs geneutraliseerd.

Wat is er bijzonder aan het onderzoek van TNO?
TNO is inmiddels bezig met een verfijning van het proces, om ook zuivere koolstof te produceren. Bij veel toepassingen is vervuiling met metaaldeeltjes niet gewenst. Bovendien wil je ook zuinig omspringen met het metaal. TNO-onderzoeker Rajat Bhardwaj heeft daarom boven het gesmolten metaal een extra zoutlaag aangebracht, zwaarder dan koolstof maar lichter dan het metaal. Als een filter. Boven de zoutlaag ontstaat zodoende de koolstof. Dat is er gemakkelijk van af te scheppen en extra te filteren.

Hoe snel is de technologie marktrijp?
Rond 2021 wil TNO een pilot-installatie bouwen en niet lang daarna kan commerciële toepassing volgen. Opschalen is bij deze technologie namelijk niet bijzonder ingewikkeld. Je kunt er meerdere in een fabriek neerzetten en elk molten metal bad is hetzelfde. Fabrieken zijn zodoende modulair op te bouwen en uit te breiden.

Waarom moet turquoise waterstof Enlightenmentz 2019 winnen?
Methaanpyrolyse kan grootschalige inzet van emissieloos waterstof enorm versnellen. Voor de benodigde energie kan ook duurzame stroom worden ingezet. Dan is de totale CO2-uitstoot dus nihil. Bovendien is er per waterstofmolecuul beduidend minder energie nodig dan bij steam methane reforming, dan wel bij elektrolyse van water. Daardoor is het proces zeer competitief. Een potentiële gamechanger.