Een van de grote uitdagingen voor Europa in de komende decennia is het garanderen van een duurzame energievoorziening die zowel betrouwbaar als betaalbaar is. Energiedragers en andere materialen gemaakt van CO2 bieden veel mogelijkheden, maar er zijn nog veel moeilijkheden te overwinnen.
Het omzetten van CO2 in duurzame producten staat wereldwijd in de belangstelling
TNO heeft de technisch-economische aspecten van deze technologieën beoordeeld in samenwerking met de Universiteit Twente en zal de ontwikkeling daarvan voortzetten in het kader van het VoltaChem-programma, samen met een aantal partners. “De chemische industrie van Europa heeft hier behoefte aan”, aldus Erin Schols van TNO.
Het omzetten van CO2 in duurzame producten is een onderzoeksonderwerp dat wereldwijd in de belangstelling staat. Wetenschappers zoeken naar manieren om overtollige kooldioxide, in plaats van dit ondergronds op te slaan, te transformeren in iets waardevollers. Dat is een complex en duur proces, want “een CO2-molecuul is heel stabiel”, vertelt projectleider Erin Schols. “Hij wil niet graag ergens anders in veranderen. Om dat voor elkaar te krijgen, heb je zeer veel energie nodig en bijzonder selectieve katalysatoren.”
Veelbelovende alternatieven voor de conversie van CO2
Dat is een goede samenvatting van de uitdagingen waarmee wetenschappers worden geconfronteerd. De benodigde energie kan niet uit fossiele brandstoffen worden gehaald, want dat zou leiden tot nog meer van die zeer stabiele CO2-moleculen waar de wereld nu juist zo graag van af wil. Er zijn echter veelbelovende alternatieven, waarbij gebruik wordt gemaakt van duurzame energie. Het IJslandse bedrijf Carbon Recycling International gebruikt geothermische energie om CO2 om te zetten in methanol. In de VS zijn wetenschappers verbonden aan Liquid Light erin geslaagd om ethyleenglycol en andere hogere koolwaterstoffen elektrochemisch te produceren. In Duitsland is methaan meestal het eindproduct. “Dat zijn opmerkelijke prestaties, maar tot nu toe is niemand erin geslaagd hun proces even betaalbaar te maken als de conventionele processen en de technologie op grote schaal op de markt te brengen”, vertelt Schols, die is betrokken bij een aantal CO2-projecten. De kosten worden nog verder opgedreven door het feit dat metalen elektrokatalysatoren meestal verschillende CO2-producten opleveren en het duur is om het gewenste product te separeren en te zuiveren voordat het kan worden gebruikt.
Marktgerichte evaluatie van wetenschappelijke resultaten
Elektrochemische systemen voor het omzetten van CO2 worden nog altijd voornamelijk aan universiteiten ontwikkeld, zonder een duidelijke link met commerciële processen in de praktijk. In het kader van het NanoNextNL-programma heeft TNO met de groep van Guido Mul aan de Universiteit Twente samengewerkt om het werk van die groep in marktperspectief te plaatsen. Met gebruikmaking van de meest recente experimentele ontwikkelingen heeft TNO een gedetailleerde technisch-economische beoordeling uitgevoerd en de break-evenpunten bepaald die het systeem van de groep moet bereiken om commercieel levensvatbaar te zijn. Dit krijgt een vervolg in het VoltaChem-programma, een belangrijk ontwikkelprogramma waarbij Nederlandse universiteiten en onderzoeksinstituten betrokken zijn en dat geïnteresseerde bedrijven toegang geeft tot de resultaten.
Europa komt ook met een oplossing
Schols: “Europa heeft een manier nodig om CO2 om te zetten met behulp van goedkope elektriciteit. De VS beschikt over goedkoop schaliegas en Azië over goedkope arbeidskrachten. Het ziet ernaar uit dat het in de toekomst duur gaat worden om CO2 uit te stoten. De Europese chemische industrie heeft een voorsprong nodig op de concurrentie, en de productie van producten uit CO2 met behulp van goedkope, duurzame energie kan daaraan een belangrijke bijdrage leveren.”
Schols is ervan overtuigd dat er een manier gevonden gaat worden die werkt. “Het proces is nog maar net begonnen. Eerst gaan we kijken wat er werkt met waardevolle specialiteiten en combinaties met biochemicaliën. We slaan een andere weg in, dat staat vast. Ik ben ervan overtuigd dat het gebruik van goedkope, duurzame elektriciteit voor het omzetten van CO2 realiteit gaat worden.”
Bron: TNO