Het Brightsite Plasmalab op Chemelot krijgt een subsidie van 230.000 euro van het ministerie van EZK. Verwacht wordt dat er met plasmatechnologie belangrijke doorbraken op het gebied van duurzaamheid komen voor zowel kunststoffabricage als het genereren van schone waterstof.

Minister van Economische Zaken en Klimaat (EZK) Stef Blok bracht vorige week een bezoek aan Brightsite om de steun van EZK voor het plasmalab te beklinken.

Plasmatechnologie is een efficiënt elektrisch proces voor het splitsen en synthetiseren van moleculen. Studenten en onderzoekers van de Maastricht University (UM) gaan aan de slag in het Brightsite Plasmalab, waar met geavanceerde apparatuur demonstrators worden ontworpen en gebouwd. Het Brightsite Plasmalab opent officieel op donderdag 18 november. Het plasmalab wordt de plek waar Brightsite partners UM, TNO en Sitech Services in samenwerking met bedrijven grensverleggend onderzoek doen, bestaande plasmatechnologie optimaliseren en nieuwe plasmaprocessen ontwikkelen, die toepasbaar en schaalbaar zijn voor de chemische industrie. De hele innovatieve keten kan gebruik maken van het Brightsite Plasmalab.

Plasmatechnologie

Plasma wordt ook wel de vierde aggregatietoestand genoemd, naast vast, vloeibaar en gas. Wanneer een gas in een voldoende sterk elektrisch veld wordt gebracht ontstaat een toestand waarin gasdeeltjes ioniseren. Dit geïoniseerde gas bestaat uit gasmoleculen en reactieve deeltjes zoals ionen, elektronen en radicalen. Deze combinatie van reactieve deeltjes maakt (nieuwe) chemische reacties mogelijk. In het hart van deze elektrische vlam, het hart van de plasmawolk, is de temperatuur heel hoog. Onder deze omstandigheden kunnen zeer snel moleculen worden gesplitst en gevormd. En omdat een plasma wordt opgewekt met elektrische energie is het proces erg duurzaam wanneer men groene elektriciteit gebruikt.

In de energie- en grondstoffentransitie is veel meer een systeemaanpak nodig, stelt directeur Arnold Stokking van Brightsite. ‘In de chemie willen we van lineair naar circulair. Dan moeten we op een andere manier naar de dingen kijken.’ Bijvoorbeeld zoals Elon Musk, die niet alleen bezig is met de doorontwikkeling van de auto, maar het idee van transport op een andere manier benadert. ‘Veel meer holistisch. Een en al systeemdenken.’

Innovatie heeft geen grenzen. Niet geografisch, maar ook niet sectoraal. Tesla’s zijn niet bijzonder innoverend als het om het ontwerp van de auto gaat en elektrische aandrijving is ook niet nieuw. De auto’s zijn ook groot genoeg om er voldoende batterijen in te stapelen voor een goede actieradius. Nee, het vernieuwende zit in de ICT. Het gebied waar Elon Musk en zijn kompanen oorspronkelijk vandaan komen. Dat maakt zelfrijdende auto’s, een uitgekiend energiebeheerssysteem en meer mogelijk.

Arnold Stokking omarmd deze analogie dankbaar. Zelf komt hij ook uit de hightech, hij werkte meer dan twee decennia bij Philips. Die achtergrond kan hem nu in de chemie van pas komen als directeur van Brightsite, het innovatiecentrum op Chemelot. Helemaal als het om elektrificatie van de industrie en met name elektrochemie gaat. ‘Het zijn hot items’.

2030

Brightsite kiest daarin wel haar eigen route. Stokking: ‘Natuurlijk is er veel te doen over groene waterstof, via elektrolyse van water. Grote partijen als Shell, Dow, BASF en Sabic doen veel onderzoek naar elektrische krakers. We volgen het allemaal met veel interesse, maar in ons onderzoek richt onze aandacht daar niet op. Op het vlak van elektrochemie focussen wij ons op plasmatechnologie. In de kern overigens geen nieuwe technologie. De voorloper van het Duitse bedrijf Evonik produceerde al in de Tweede Wereldoorlog acetyleen en waterstof met plasma’s. Dat gebeurde toen nog met bruut geweld.’ Nog steeds gebruikt Evonik dat proces, als er overschotten zijn van duurzaam opgewekte stroom. In het proces wordt acetyleen uit aardgas geproduceerd, waarbij waterstof een bijproduct is. Acetyleen wordt vervolgens omgevormd tot etheen na hydrogenering. ‘Inmiddels wel met betere controls natuurlijk.’

Elektrochemische processen als deze moeten nog wel veel verder worden verfijnd en vooral een goed alternatief bieden voor bestaande processen. ‘Chemie op basis van aardolie en -gas is op het moment zo goedkoop en efficiënt dat het moeilijk is om daar mee te concurreren.’ Daarom moeten alle zeilen worden bijgezet en vooral ook over hekken heen worden gekeken. Brightsite richt zich op daarom op de volgende generaties toepassingen van plasmatechnologie. Die moeten efficiënter, kosteneffectiever zijn en breder inzetbaar.

arnold stokking

Arnold Stokking (Brightsite): ‘Wellicht hebben we dertig jaar nodig om het hele systeem van recycling te veranderen.’

In het geval van de plasmatechnologie kan de chemie ook leren van wat in andere sectoren gebeurt. Stokking: ‘Bij Differ onderzoeken ze de plasmatechnologie voor kernfusie en ook bij ASML en in de medische wereld hebben ze veel kennis van deze technologie. Met kennis uit verschillende sectoren willen we grote stappen maken in de chemie. Ook is er nog fundamenteel onderzoek nodig, om van het brute geweld van de oude toepassing veel verfijndere processen te maken. Dat zal mogelijk pas na 2030 op grotere schaal wat opleveren.’

Vlottrekken

Vanuit zijn achtergrond in de hightech neemt Stokking ook het systeemdenken mee. Niet alleen maar in lineaire stapjes redeneren, maar juist vanuit het grotere geheel. ‘In de chemie willen we van lineair naar circulair. Dan moeten we op een andere manier naar de dingen kijken.’ Bijvoorbeeld zoals Elon Musk, die met Tesla niet alleen bezig is met de doorontwikkeling van de auto, maar het idee van transport op een andere manier benadert. ‘Veel meer holistisch. Een en al systeemdenken.’

Denken vanuit een groter systeem past ook bij het andere onderzoek van Brightsite, met name de mogelijkheden van chemische recycling van plastics en de inzet van biomassa als grondstof. Het zwaartepunt van Brightsite ligt daarbij vooral op vergassing. Op de Chemelotsite is Sabic ook bezig met pyrolyse, om plastic afval om te zetten in nieuwe grondstoffen voor krakers. En binnen het Economisch Netwerk Zuid Nederland, waarbij Brightsite is betrokken, coördineert de haven van Moerdijk een brede coalitie rond pyrolyse van gebruikt plastic. Stokking: ‘Als je die twee met elkaar vergelijkt, dan is pyrolyse bruut geweld en vergassing wat verfijnder.’ Willen we de transitie vlottrekken, dan hebben we allebei nodig.

Te goedkoop

Met pyrolyse kun je wellicht een groot deel van de bestaande installaties laten staan. Door de input te veranderen, kun je verregaand verduurzamen. Uiteindelijk breng je plastic afval weer terug naar bouwstenen die in bestaande krakers kunnen worden gevoed. ‘Op zich prima natuurlijk’, stelt Stokking. ‘Je zou kunnen zeggen: hoe sneller je bestaande installaties schoner krijgt – bijvoorbeeld door de feedstock te vergroenen, hoe beter het is. Maar ik denk dat we uiteindelijk ook meer disruptieve technologieën, zoals vergassing, nodig hebben om nog grotere stappen te kunnen maken.’

De richtingen en technologieën zijn er wel, maar waar Arnold Stokking zich vooral zorgen over maakt is de schaal en het tempo van de transitie. Natuurlijk moet alles er aan worden gedaan om zaken sneller te laten verlopen. Maar een transitie voltrekt zich nu eenmaal niet van de ene op de andere dag.

‘Met haar plannen voor de pyrolysefabriek op Chemelot kan Sabic zo maar de grootste van Europa worden. Maar dat is allemaal nog steeds heel klein. Heb je onlangs dat nieuwsitem gezien over de recycling van kleren? Van slechts één procent van de ingezamelde textiel wordt uiteindelijk verwerkt tot nieuwe kleren. De rest krijgt een laagwaardigere toepassing of wordt verbrand. Daar schrok ik van. Maar met plastics is dat dus niet anders. Nog steeds worden heel weinig kunststoffen hergebruikt. Dat komt onder meer doordat virgin plastic nu nog veel te goedkoop is. Wellicht hebben we dertig jaar nodig om het hele systeem te veranderen.’

Integraal

De politiek is nog te veel gericht op de korte termijn, vindt Stokking. Een spanningsboog van maximaal vier jaar. Hij kan zich daarom grotendeels vinden in een pleidooi van Cas König onlangs in de online talkshow Industrielinqs LIVE. De directeur van Groningen Seaports vindt dat de energietransitie niet in goede handen is bij de politiek. König: ‘Als we de klimaatafspraken voor 2030 willen halen, dan moeten we nu keuzes maken. Laten we dat aan de politiek over, dan discussiëren we veel te lang. En halen we de doelstellingen echt niet.’ Hij pleit voor de komst van een commissaris op het gebied van energietransitie. Net als de Deltacommissaris die is aangesteld om overstromingen te voorkomen.

arnold stokking

Arnold Stokking (Brightsite): ‘Met kennis uit verschillende sectoren willen we grote stappen maken in de chemie.’

Volgens Stokking verdient de oproep van König nog wat aanvulling: ‘De online talkshow triggert terecht de slagkracht die we nodig hebben. Maar ik wil er nog wel een onderwerp aan toevoegen: gas, olie en elektriciteit zijn niet alleen energiebronnen, maar ook grondstoffen voor de basischemie, kunststoffen bijvoorbeeld. De kennis, kunde en infrastructuur van deze sector is zeer relevant in deze. Ik pleit ervoor beide dossiers veel meer integraal te benaderen. Laten we een energie- én grondstoffencommissaris benoemen!’

Overigens hoort hij regelmatig positieve geluiden uit de politiek. Bijvoorbeeld van minister Wiebes van Economische Zaken en Klimaat. ‘Hij was laatst op bezoek op Chemelot. In de gesprekken die we met hem voerden, merk je dat hij weet waarover hij het heeft. Hij ziet het goed dat verduurzaming en economie hand in hand moeten gaan en schaal en tempo heel belangrijk zijn. De richting is goed, maar geef ons de tijd.’ Dan kan onderzoek en ontwikkeling ‘de motor zijn van een groene chemie.’