Duurzaamheid Archieven - Utilities

Op het terrein van HVC in Dordrecht is een demofabriek geopend die grondstoffen voor een nieuwe, natuurlijke plastic-vervanger produceert uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig uit afvalwater.

Het materiaal heeft de voordelen van plastic maar niet de nadelen. Het is licht en vormbaar, is verwerkbaar als plastic én volledig biologisch afbreekbaar. Daardoor worden er geen microplastics in de natuur achtergelaten. De samenwerkingspartners achter de fabriek zien legio mogelijkheden voor de toekomst: van schoenzolen tot landbouwplastic en kweekpotjes, tot zelfhelend beton in tunnels en kelders.

Het nieuwe materiaal wordt gemaakt uit natuurlijke reststoffen. Deze zijn afkomstig van afvalwater, waarin veel vetzuren zitten. De bacteriën in de demonstratie-installatie zetten deze vetzuren om. Zoals mensen vet in het lichaam opslaan, slaan deze bacteriën dit materiaal als een energiereserve in hun cel op. De stof wordt uit de bacteriën gehaald en kan vervolgens worden gebruikt als natuurlijke plastic-vervanger.

Samenwerkingsverband

De installatie is mogelijk dankzij een bijzondere samenwerking tussen private en publieke partijen. Het samenwerkingsverband bestaat uit vijf waterschappen: Brabantse Delta, De Dommel, Hollandse Delta, Scheldestromen en Wetterskip Fryslân. Met daarnaast STOWA, Paques Biomaterials en HVC.

Met de demonstratiefabriek willen de samenwerkingspartners een brug slaan naar een commerciële productie van de natuurlijke plastic-vervanger. De demo-installatie maakt het voor een groot aantal geïnteresseerde bedrijven mogelijk om het nieuwe materiaal te testen en toe te passen in hun producten als alternatief voor plastic. Het is de bedoeling na de demofase op te schalen en grotere installaties neer te zetten die de natuurlijke plastic-vervanger op de markt zal brengen.

> Lees hier meer over het project

Industrielinqs pers en platform levert als kennispartner voor de industrie een bijdrage aan een duurzame industrie. Dat doen we het hele jaar door met journalistieke producties en bijeenkomsten, zoals onze magazines Industrielinqs en Petrochem, verschillende nieuwssites, online talkshows, congressen, films en natuurlijk via social media.

Eén maal per jaar maken we de Industrielinqs Catalogus. Dit naslagwerk biedt al jaren een compleet overzicht van honderden leveranciers, opleiders, kennispartners en dienstverleners. Ook voor 2022 is dit complete naslagwerk uw gids voor de industriële delta.

We geven u bovendien een journalistieke blik op de toekomst dankzij een aantal artikelen over in het oog springende industriële trends. U leest onder meer:

  • Op de valreep van 2021 werd duidelijk dat de industrie een nog prominentere rol krijgt in de transitie naar een CO2-emissieloos energiesysteem. Daarmee lijken veel projecten die al in de steigers stonden, nu definitief op hun plaats te vallen. Tel daarbij absurd hoge gas- en CO2-prijzen op en het mag duidelijk zijn dat 2022 een scharnierpunt wordt voor de energietransitie.
  • Het is haast cynisch. De sectoren die tijdens corona-lockdowns als cruciaal worden gezien, kampen het meest met personeelstekorten. Denk aan de zorg, het onderwijs, maar niet te vergeten ook de industrie. Al decennialang klaagt de industrie over een dreigende krapte op de technische arbeidsmarkt. Vaak boden automatisering en efficiëntieslagen de nodige verlichting. Zal dat nu ook voldoende zijn?
  • Voor velen is het niet de vraag of er autonome fabrieken komen, maar meer wanneer. De technische vooruitgang gaat zo snel, dat steeds meer werk uit handen wordt genomen door digitale systemen. Zes trends maken de autonome fabriek mogelijk en het grootste deel is al begonnen.

Dit en meer vindt u in de Industrielinqs Catalogus 2022. Lees nu alvast digitaal!

Senbis ontwikkelt een bio-afbreekbaar polyester dat kleding duurzamer moet maken. ‘Niet iedereen weet dat kleding een grote bijdrage levert aan microplastics. Veel kleding is geheel of deels van polyester gemaakt. En iedere wasbeurt slijt een stukje van de vezel af, wat via het water in het milieu terechtkomt. We ontwikkelen nu een bio-afbreekbare polyester zodat het plastic op den duur verdwijnt.

 

Toen AkzoNobel zijn research-activiteiten in Emmen verkocht, werd het lab door verschillende partijen overgenomen. Vier jaar geleden besloot een jonge ondernemer de unieke R&D-faciliteit te gebruiken voor onderzoek naar duurzame polymeren. Gerard Nijhoving heeft dan ook al vele innovaties op het gebied van biobased en biodegradable polymeren. Nu stort hij zich op een grote bron van microplastics: polyester kleding. Een doorsnee wasbeurt levert namelijk heel veel slijtage aan kleding op. En die microplastics komen uiteindelijk in het milieu terecht, met alle gevolgen van dien. Een bio-afbreekbare polyester kan dan ook een enorme impact hebben op de milieubelasting van kleding. Daarvoor heeft hij overigens geen biogrondstoffen nodig. Ook fossiele grondstoffen zijn namelijk bio-afbreekbaar te maken.

Polymeren R&D

Senbis is lastig in een zin te beschrijven. Het bedrijf doet zowel onderzoek in opdracht van derden als eigen productontwikkeling. De zogenaamde innovatiepijplijn van het bedrijf is dan ook in drie delen opgesplitst waarin marktonderzoek, R&D en productontwikkeling gescheiden is. Nijhoving: ‘We hebben hier apparatuur die bedrijven nooit zelf kunnen bekostigen of bedienen. Zo hebben we onlangs nog zwaar geïnvesteerd in een dubbelschroef extruder en een spinning machine waarmee we allerlei biopolymeren kunnen ontwikkelen en testen.’

Bio-afbreekbaar

Een specialisme van het bedrijf is de ontwikkeling van bio-gebaseerde en bio-afbreekbare polymeren. ‘Mensen halen die termen nog wel eens door elkaar’, zegt Nijhoving. Want de kunststoffen die je met natuurlijke grondstoffen produceert, kunnen dezelfde eigenschappen hebben als de fossiele varianten. Net als je ook met fossiele grondstoffen geproduceerde polymeren bio-afbreekbaar kunt maken. De keuze voor het een of het ander is dan ook met namelijk gedreven door CO2-besparing aan de ene kant en het voorkomen van zwerfvuil en microplastics aan de andere kant.’

Wat betreft productontwikkeling heeft Senbis Sustainable Products al heel wat successen op zijn naam gezet. Neem bijvoorbeeld de kunststofkorrels die het voetbalvelden met kunstgras beter bespeelbaar maken. Voorheen gebruikte men hiervoor granulaat van gemalen autobanden, totdat de korrels nadelige gezondheidseffecten zouden hebben. Nijhoving: ‘Men vergeet nog wel eens dat de korrels uiteindelijk ook in de natuur belanden. Dit is nauwelijks te voorkomen, maar je kunt er wel voor zorgen dat ze daar geen schade aanrichten. Dit kan door ze bioafbreekbaar te maken. Hetzelfde geldt voor de draadjes voor elektrische grasmaaiers. Met iedere maaibeurt slijt het draad en komen de resten in het milieu terecht.’ En zo heef Nijhoving nog veel meer voorbeelden, van draadjes voor de tomatenkweek tot de zogenaamde dolly rope van visnetten. ‘Dat laatste kunststof is het meest gevonden zwerfafval aan de  Hollandse kusten’, zegt Nijhoving. ‘Deze polyethene linten beschermen de netten tegen slijtage, maar slijten zelf dus des te harder. Alleen al door dit soort kunststoffen bio-afbreekbaar te maken, voorkom je een hoop vervuiling.’

Microplastics in kleding

Het laatste project waar Nijhoving zich in heeft vastgebeten, is de ontwikkeling van bio-afbreekbaar polyester. ‘Niet iedereen weet dat kleding een grote bijdrage levert aan microplastics. Veel kleding is geheel of deels van polyester gemaakt. En iedere wasbeurt slijt een stukje van de vezel af, wat via het water in het milieu terechtkomt. We ontwikkelen nu een bio-afbreekbare polyester zodat het plastic op den duur verdwijnt. Dat is nog niet zo eenvoudig omdat de kledingindustrie dezelfde eisen stelt als aan de niet afbreekbare variant. Bovendien willen ze het liefste dezelfde apparatuur gebruiken als ze gewend zijn. Overigens kiezen we hierbij ook bewust voor de fossiele variant. Hoewel je hetzelfde kunt bereiken met biologische grondstoffen, gebruikt de kledingmarkt zo’n vijftig miljoen ton polyester per jaar. Dat vul je niet even in met de huidige beschikbare biogrondstoffen. Natuurlijk kan je op den duur de duurzame grondstoffen bijmengen, maar de impact van het voorkomen van microplastics is in onze ogen te groot om daarop te wachten.’

Northern Enlightenmentz tijdens Eemsdeltavisie

Tijdens Eemsdeltavisie 2021: Truth or dare gaan we in gesprek met onder meer innovators, wetenschappers en experts uit de industrie over innovaties..Eemsdeltavisie (4 november CIC Delfzijl) is ook dit jaar weer het podium voor de Northern Enlightenmentz-verkiezing. In willekeurige volgorde presenteren Uppact, Senbis, Ocean Grazer en Purified Metal Company hun innovaties aan het publiek in het Chemport Innovation Center.

> Bekijk het volledige programma en schrijf snel in!

De cementindustrie is goed voor vier procent van de wereldwijde CO2-emissies. Vele ogen zijn dan ook gericht op de inspanningen van de sector om de uitstoot terug te dringen. Omdat er haast is geboden, bewandelt Jan Theulen van HeidelbergCement vele parallelle emissiebeperkende paden. CO2-opslag ziet hij daarbij als tussenstation: ‘We kunnen veel mooiere toepassingen verzinnen.’

Het is niet zo heel vreemd dat de cement­industrie goed is voor vier procent van de wereldwijde CO2-emissies. Het portlandcement, dat grotendeels in beton wordt verwerkt, is op water na de meest gebruikte commodity. Het proces van het sinteren van een mengsel van kalksteen, silicium, aluminiumoxyde en ijzeroxyde kost bovendien veel energie. Bij temperaturen van zo’n 1450 graden Celsius wordt de koolstofdioxide uit de kalksteen gedreven en daarna kunnen de grondstoffen kristalliseren en sinteren tot klinker. Hoewel de trommelovens behoorlijk wat energie verbruiken, is het proces zelf verantwoordelijk voor de meeste CO2-uitstoot. De uit de kalksteen vrijkomende koolstof komt immers als CO2 in de atmosfeer terecht.

Toch vindt het Duitse HeidelbergCement steeds meer alternatieven die de emissies kunnen terugdringen. Het bedrijf benoemde zelfs Jan Theulen tot groepsdirecteur alternatieve bronnen. Een functie die de Limburger als een maatpak lijkt te passen. Theulen begon bij de bekende ENCI-fabriek in Maastricht. Toen die de deuren sloot, werd hij steeds meer het duurzame geweten van het bedrijf. ‘Als Europese cementproducent zijn we ons zeer bewust van onze verantwoordelijkheid’, zegt Theulen.

‘We hebben dan ook harde targets gesteld voor de gehele groep. In die laatste toevoeging zit de grootste uitdaging omdat we ook productielocaties in Azië en Afrika hebben. Ongeveer de helft van onze omzet komt uit Europa en de Verenigde Staten, de rest komt van elders. Toch is het gelukt de flinke CO2-reductietargets voor 2030 voor ons gehele bedrijf vijf jaar naar voren halen. Misschien komt dat doordat we het eerste bedrijf binnen de cementsector zijn dat werkt met een bonussysteem dat is gerelateerd aan de CO2-prestaties. Dat zien we dus echt terug in de emissiereductie.’

Alternatieve brandstoffen

Theulen ziet dat de targets tot 2025 nog kunnen worden gehaald met de traditionele middelen. ‘We kunnen aan twee kanten van de productie sleutelen: aan de kant van de energievraag en de grondstoffen. De cementindustrie gebruikt al jaren afgedankte autobanden als brandstof voor de trommelovens. Dat klinkt misschien niet zo duurzaam, maar is eerlijk gezegd een van de beste manieren om autobanden te verwerken. De banden zijn binnen enkele minuten op een temperatuur van meer dan duizend graden en bevatten bovendien staal. Dat staal kunnen we weer gebruiken als hulpstof in het cement. We vermijden op deze manier de inzet van fossiel steenkool en de aanvoer van staal, terwijl de banden ook nog voor zo’n 28 procent uit een natuurproduct bestaan: rubber.’

Bioslib, het organische residu dat ontstaat bij rioolwaterzuivering, vormt een andere waardevolle alternatieve brandstof en grondstof voor de cementproductie. ‘Traditioneel laten waterschappen het slib in afvalenergiecentrales verbranden om de energie om te zetten in stroom. Vervelend voor de centrales is echter dat het slib voor veertig procent uit anorganische materialen bestaat. Wij kunnen het silicium, aluminium en calciumoxide in het slib juist goed gebruiken in ons cement. Ik vindt het dan ook vreemd dat waterschappen zich meer gaan richten op de productie van biogas. Dan benut je maar een deel van de waarde van het slib. In onze cementovens benutten we 93 procent van het thermisch vermogen plus de residuen.’heidelbergcement

‘We zijn het eerste bedrijf binnen de cement­sector dat werkt met een bonussysteem dat is gerelateerd aan de CO2-prestaties.’

Jan Theulen, groepsdirecteur alternatieve bronnen HeidelbergCement

Ook aan de grondstofkant weet Heidelberg al veel alternatieven voor klinker te vinden. Denk bijvoorbeeld aan vliegas, het residu dat overblijft uit de verbranding van steenkool. ‘Gezien de marktomstandigheden zal de beschikbaarheid van die grondstof de komende jaren wel afnemen, maar we hebben inmiddels ook daar weer alternatieven voor. Zo zijn er bepaalde kleisoorten met dezelfde eigenschappen als klinker, maar die dus geen koolstof bevatten. En dan weten gespecialiseerde bedrijven ook steeds beter gesloopt beton terug te brengen naar de oorspronkelijke grondstoffen, waaronder de cementfractie.’

CO2-afvang

Toch zal ook Heidelberg meer moeten doen om CO2-emissies te beperken. Vandaar dat de site in het Noorse Brevik al vanaf 2011 experimenteert met post combustion CO2-afvang en opslag. In 2023 wordt de pilot uitgebouwd, alhoewel een installatie die jaarlijks vierhonderdduizend ton CO2 zal afvangen eigenlijk de pilot-fase wel is ontgroeid. ‘Ook bij dit soort technologie moeten we heel goed naar de lange en korte termijn kijken’, zegt Theulen.

‘In Noorwegen kunnen we aansluiten bij het Northern Lights CCS-project en zetten we in op traditionele afvangmethoden. Bij een project met een investeringssom van driehonderd miljoen euro wil je geen experimentele technologie inzetten. Tegelijkertijd kijken we bijvoorbeeld in België en Polen naar andere vormen van CO2-afvang. Zo werken we mee aan het zogenaamde Leilac-onderzoek, wat staat voor Low Emissions Intensity Lime And Cement, waar de CO2 uit het calciumcarbonaat direct wordt afgevangen. Doordat de CO2 niet mengt met de andere procesgassen, is deze heel zuivere stroom eenvoudig af te vangen en op te slaan. In het Belgische Lixhe draait al sinds 2016 een redelijk grote pilotinstallatie met succes. Ik ben vanaf het begin zeer nauw betrokken geweest bij dit project en het is dan ook een beetje een kindje geworden. De installatie vangt de proces-uitstoot tot 95 procent af, dat is zestig procent van de CO2 die vrijkomt bij de cementproductie.’

Ook in het Poolse Górazdze zoekt Heidelberg naar nieuwe mogelijkheden om de CO2-uitstoot te beperken. Het is volgens Theulen een eerste stap om ook Oost-Europa te mobiliseren om een bijdrage te leveren aan decarbonisatie. Hier beproeft men een op enzymen gebaseerd CCS-proces dat gebruikmaakt van restwarmte uit het proces. Ze onderzoeken ook of kan worden aangesloten op het Northern Lights project, met een leiding richting Noorwegen. ‘In de basis verschillen cementovens niet heel veel van elkaar’, zegt Theulen. ‘Door een breed portfolio op te bouwen van verschillende technieken, kunnen we redelijk snel zien welke techniek onder welke omstandigheden het meeste oplevert. Door deze parallelle aanpak denken we snel te kunnen schakelen en de beste technieken doorontwikkelen voor de overige sites.’

Oxyfuel

Een andere kansrijke ontwikkeling is het zogenaamde Oxyfuel-concept. Theulen: ‘De afvang van CO2 met aminen is redelijk kostbaar, wat dat aangaat levert het Leilac-project al behoorlijke kostenbesparingen op. Maar daarmee vang je alleen de CO2 af uit het klinker. Bij Oxyfuel recirculeren we de rookgassen uit de productie en voegen daar zuurstof aan toe. Daardoor kan je het gas recirculeren en verbranden totdat een mengsel met een CO2-percentage van zeventig procent overblijft. Je houdt dus bijna pure CO2 over op onderdruk dat je heel eenvoudig onder druk kunt zetten en afvoeren. We bouwen nu met vier cementconcerns een proeffabriek om de technologie te testen. Die samenwerking is niet voor niets: we bouwen een installatie van honderd meter lang en tachtig meter hoog. Dat vergt toch een behoorlijke investering. In die zin zijn we ook geen concurrenten van elkaar. We hebben allemaal dezelfde uitdagingen.’

heidelbergcement

‘In onze cementovens benutten we 93 procent van het thermisch vermogen van slib.’

Jan Theulen, groepsdirecteur alternatieve bronnen HeidelbergCement

Tegelijkertijd is cement wel een commodity en ligt carbon leakage op de loer. Het is dan ook zeer belangrijk dat de Europese wet- en regelgeving meegroeit met de eisen die de Europese Commissie stelt aan de industrie. ‘Je kunt cement eenvoudig verschepen en dus zal een carbon border adjustment mechanism ook voor onze industrie noodzakelijk zijn om te overleven.’

Grondstof

Intussen kijkt Theulen ook naar de volgende stappen in de koolstofketen: het nuttig inzetten van CO2 als grondstof. ‘We zien het onder de grond stoppen van CO2 als noodzakelijke tussenoplossing, maar niet als einddoel. Nu al experimenteren we in Marokko met het telen van algen die worden gevoed met koolstofdioxide. Die algen worden weer ingezet als visvoer. Hoewel dit een mooie toepassing is, heb je wel veel ruimte nodig en ruime hoeveelheden hernieuwbare energie. Er zijn niet heel veel plekken op de wereld waar dit samenkomt.’

Dan is de opslag van CO2 in betonproducten wellicht een meer voor de hand liggende oplossing. ‘Hoewel nog veel in de R&D-fase zit, zijn er al goede resultaten behaald met betonrecycling. Slimme brekers kunnen beton terugbrengen naar de oorspronkelijke elementen zand, grof grind en cement. Dat cement heeft natuurlijk al gereageerd met water en bestaat dus grotendeels uit calciumhydroxide. Wanneer je dat calciumhydroxide laat reageren met CO2, ontstaat weer een product dat met water kan uitharden en sterkte kan leveren. Natuurlijk zouden we liever alle CO2 op deze manier opslaan, maar dit is wel een traject met een lange adem.’

Een ander traject is CO2-opslag in zogenaamde precast betonelementen. Door de elementen in conditioneringskamers aan het broeikasgas bloot te stellen, nemen ze CO2 op, wat gunstig is voor de sterkte van het beton. De mogelijkheden binnen de eigen sector, weerhouden Theulen er niet van om ook over de grenzen te kijken. ‘De CO2 uit de Oxyfuelcentrale zouden we natuurlijk ook kunnen gebruiken als basis voor de productie van synthetische brandstoffen. Met name de luchtvaart heeft weinig alternatieven voor fossiele kerosine. Of en wanneer we die route bewandelen, is met name afhankelijk van de beschikbaarheid van groene waterstof. Helaas hebben we geen oneindige hoeveelheid groene elektriciteit, wat de productie van groene waterstof zal beperken.’

heidelbergcement

Marktvraag

Hoewel de prijs voor cement maar een fractie is van de totale kosten van een gebouw, ziet Theulen wel dat steeds meer klanten de CO2-voetafdruk meenemen in hun overwegingen. ‘Met name de overheidsdiensten zoals Rijkswaterstaat trekken nu de kar bij aanbestedingen. Door de ecologische voetafdruk mee te nemen in de gunning, krijgen CO2-besparende producten ook een economische waarde. Gelukkig zien we ook steeds meer aannemers die om een Environmental Product Declaration (EPD, red.) vragen. We hebben de overheid keihard nodig, zowel als launching customer als voor bescherming van de duurzame cementmarkt. Ik denk dat de richting die zowel de EU als de rijksoverheid heeft gekozen met bijvoorbeeld Fit for 55 aardig in onze lijn ligt. Ik snap ook de overweging van de Nederlandse regering om een cap te zetten op CCS. Op de korte termijn hebben we het zeker nodig, maar op de langere termijn hebben we mooie alternatieven met CCU. Zolang de beleidslijnen helder blijven, kunnen we in 2050 echt CO2-neutraal produceren.’

Zowel Tata Steel als ArcelorMittal willen de CO2-uitstoot van hun staalproductie flink verminderen. Beide bedrijven zetten daarom in op Direct Reduced Iron (DRI) technologie en elektrische ovens. Een methode waarmee staal­bedrijf SSAB in Zweden onlangs voor het eerst bijna fossielvrij staal wist te produceren.

ArcelorMittal kondigde eind september aan 1,1 miljard euro te investeren in de vestiging in Gent. De staalproducent wil een installatie voor direct gereduceerd ijzer (DRI) (zie kader) bouwen met een capaciteit van 2,5 miljoen ton. Daarnaast bouwt de staalproducent op dezelfde locatie twee nieuwe elektrische ovens. Tegen 2030 leidt deze nieuwbouw tot een vermindering van ongeveer drie miljoen ton CO2-emissies per jaar.Zodra de DRI-installatie en elektrische ovens zijn gebouwd, komt er een overgangsperiode waarin de productie geleidelijk van hoogoven A naar de DRI-installatie en elektrische ovens verschuift. Daarna sluit het bedrijf hoogoven A omdat deze dan het einde van de levensduur heeft bereikt.

Nog niet fossielvrij

Begin september maakte ArcelorMittal ook al bekend dat het steun krijgt van de Duitse overheid voor de bouw van een fabriek op industriële schaal voor direct gereduceerd ijzer op waterstofbasis. Deze komt in Hamburg te staan. De demonstratiefabriek moet de basis leggen om staal te produceren zonder koolstofemissies. De staalproducent produceert in Hamburg overigens al staal met behulp van de DRI-technologie, maar gebruikt daarbij nog aardgas in het proces. Daardoor is de route niet fossielvrij.

In dezelfde maand dat ArcelorMittal zijn aankondigingen deed, liet Tata Steel IJmuiden weten volop te koersen op de productie van groen staal via de waterstofroute. Om dat te kunnen doen wil Tata Steel ook gebruikmaken van DRI in combinatie met elektrische ovens, ook wel vlamboogovens genoemd. Waar Tata Steel de waterstof vandaan gaat halen, is nog niet duidelijk (zie kader). Het bedrijf schetst wel een scenario waar het eerst aardgas inzet als brandstof dat ze geleidelijk kan aanvullen met waterstof. Gezien het feit dat Tata de CCS-route loslaat, zal blauwe waterstof geen rol meer spelen.

Direct Reduced Iron technologie

Wat is die technologie waar die staalproducenten nu op inzetten? Bij de Direct Reduced Iron technologie wordt staal gemaakt op basis van aardgas of waterstof. Tijdens de reductie wordt de zuurstof uit ijzererts verwijderd waarna ijzer overblijft. In een traditioneel proces gebeurt dit met behulp van kolen of cokes. Het gebruik van aardgas of waterstof zorgt voor een enorme afname in de CO2­uitstoot.

Het ijzer dat uit de DRI-installatie komt, ook wel sponsijzer genoemd, wordt vervolgens bewerkt in een elektrische oven. Hierin wordt het sponsijzer en schroot gesmolten, dat daarna in een staalfabriek kan worden gevormd tot plakken.

In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal.

Zweden

Wat Tata en ArcelorMittal doen, vertoont veel gelijkenissen met de plannen van staalproducent SSAB in Zweden. Het bedrijf produceerde onlangs met de DRI-technologie staal met gebruik van fossielvrij geproduceerde waterstof.

Dit maakt het mogelijk ongeveer negentig procent van de uitstoot in de staalproductie te verminderen. SSAB werkt samen met mijnonderneming LKAB en energieleverancier Vattenfall in het Hybrit-project om in 2026 als eerste fossielvrij staal op industriële schaal op de markt te brengen. Daarvoor hebben de partijen naast de staalfabriek van SSAB in Luleå in Zweden een pilotfabriek staan.

De waterstof die SSAB in het directe reductieproces gebruikt, wordt opgewekt door elektrolyse van water met duurzame elektriciteit. De waterstof kan direct worden gebruikt of opgeslagen voor later gebruik. In mei begon HYBRIT met de bouw van een waterstofopslagfaciliteit op proefschaal, naast de pilotfabriek voor directe reductie in Luleå.

Athos-project stopt

Project Athos richtte zich de afgelopen jaren op de ontwikkeling van een grootschalig CO2 -transport, -hergebruik en -opslagproject in het Noordzeekanaalgebied. Net als EBN, Gasunie en Port of Amsterdam was Tata Steel nauw bij dit project betrokken. Het ingeschatte beschikbare CO2-volume van Tata Steel was het fundament voor de conceptuele en technische uitgangspunten van het project. Het besluit van Tata Steel om versneld over te gaan op de DRI-technologie betekent daarom dat het project Athos in de huidige vorm niet kan voortbestaan.

De Athos-partners onderzoeken de komende maanden de mogelijkheden om Tata Steel zo goed mogelijk te faciliteren in een nieuwe koers. Zo willen ze bijdragen aan de regionale CO2-reductieopgaven in het Noordzeekanaalgebied en de uitvoering van het Klimaatakkoord.

Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard.

Fabriek op industriële schaal

Ondertussen bouwt het Zweedse bedrijf in Gällivare aan een productie-installatie voor fossielvrij sponsijzer (zie kader DRI-technologie). Deze moet over vijf jaar klaar zijn. De industrialisatie moet beginnen met de eerste demonstratiecentrale, die in 2026 klaar is, voor de productie van 1,3 miljoen ton fossielvrij sponsijzer. De demonstratiecentrale wordt geïntegreerd met de productie van ijzerpellets. Het doel is om de productie van sponsijzer tegen 2030 uit te breiden tot een volledige industriële schaal van 2,7 miljoen ton om aan SSAB en andere klanten grondstoffen voor fossielvrij staal te kunnen leveren.

De nieuwe fabriek wordt om een aantal redenen in Gällivare gebouwd. Het is in de buurt van de mijnbouwproductie en -verwerking van LKAB. Door in het proces ijzerertspellets te gebruiken die al warm zijn, worden enorme hoeveelheden energie bespaard. Bovendien hoeft er dertig procent minder gewicht te worden getransporteerd, omdat met waterstofgas de zuurstof uit het ijzererts wordt verwijderd. Gällivare biedt ook goede toegang tot duurzame elektriciteit van Vattenfall.

staal

(c) Wikimedia

Waterstof Tata Steel

Tata Steel wil, zodra er voldoende en betaalbare waterstof beschikbaar komt, overschakelen naar staalproductie op waterstof. Wellicht maakt het bedrijf daarbij gebruik van het project H2ermes. Samen met Nobian en Havenbedrijf Amsterdam onderzoekt Tata Steel daarin de mogelijkheden voor het opzetten van een honderd megawatt waterstoffabriek op het terrein van de staalproducent in IJmuiden.

Deze installatie kan in de toekomst met duurzame elektriciteit tot 15.000 ton groene waterstof per jaar produceren. In dit proces wordt ook zuurstof geproduceerd. Met de zuurstof en waterstof kan Tata Steel op duurzamer staal produceren en zijn CO2-uitstoot flink verminderen.

Port of Amsterdam richt zich op de infrastructuur voor de verdere distributie van groene waterstof. Dit dient als basis voor de ontwikkeling van nieuwe producten en groene brandstoffen en het aantrekken van circulaire industrieën. Daarnaast kan de waterstof worden gebruikt voor verduurzaming van de regio door deze bijvoorbeeld te gebruiken voor emissievrij openbaar vervoer en transport, verwarming van gebouwen of nieuwe vormen van groene chemie in het havengebied.

Watertechnoloog Niels Groot van Dow Terneuzen leidde een ISPT-project naar stoom en condensaatkwaliteit. Als de resultaten van het onderzoek naar filmvormende amines en condensaatbehandeling ook in de praktijk standhouden, kan dit tot forse waterbesparingen leiden.

Een groot deel van het industriële waterverbruik is gerelateerd aan de inzet van stoom. Verhitting van demiwater zorgt voor flexibele en veilige warmteoverdracht bij diverse chemische processen. Na de hitteoverdracht, condenseert het water waarna het wordt teruggeleid naar de stoomketel. Waar de cyclus weer begint. Helaas is deze cyclus eindig. Omdat er altijd wel verliezen zijn, dikt het water in en neemt de warmteoverdracht af. Maar ook vervuiling uit het stoomsysteem zelf vormt een probleem. Vandaar dat stoom-water systemen in de petrochemische industrie slechts veertig tot zestig procent van het condensaat kunnen hergebruiken. Met dat zogenaamde off spec-condensaat gaat niet alleen restwarmte verloren, maar ook kostbaar demiwater.

Om het stoom-watersysteem te beschermen, voegen bedrijven diverse chemicaliën toe die corrosie zoveel mogelijk moeten beperken. Aan de ene kant vermindert dit vervuiling van condensaat door corrosie tegen te gaan. Maar tegelijk kunnen bepaalde hulpstoffen zelf juist voor vervuiling zorgen via de afbraakproducten ervan.

Al enkele decennia maken alkaliserende en filmvormende amines een langzame opmars in het voorkomen van corrosie van stoom- en watersystemen. Dit zijn organische conditioneringsmiddelen, die de pH van het water verhogen en leidingen van een stoomsysteem met een afdichtende laag bedekken. Theoretisch zou behandeling met dit soort producten er toe moeten leiden dat bedrijven hun stoomsystemen beter kunnen bedrijven, met een lagere faalkans.

‘We maakten ons vooral zorgen om de afbraakproducten die zouden kunnen ontstaan.’

Niels Groot, waterspecialist Dow Terneuzen

Filmvormende amines

Dow en de bedrijven op het Chemelot-terrein zijn zeer geïnteresseerd in ontwikkelingen die hun bedrijfsvoering efficiënter en betrouwbaarder kunnen maken. Zij gaan daarbij echter niet over één nacht ijs. Het afbreukrisico is daarvoor eenvoudigweg te groot. Watertechnoloog Niels Groot van Dow Terneuzen leidde een ISPT-project naar stoom en condensaatkwaliteit, dat mede werd gefinancierd door de Topsector Energie. Samen met David Moed van Evides Industriewater en Peter Janssen van Sitech Services kijkt hij terug op een geslaagd onderzoek. ‘Hoewel er in andere toepassingen al goede resultaten zijn behaald met filmvormende amines, is er nog onvoldoende ervaring met onze productieomstandigheden’, zegt Groot. ‘We maakten ons vooral zorgen om de afbraakproducten die zouden kunnen ontstaan bij de hoge temperaturen en drukken waarop Dow, maar ook vele andere chemische bedrijven opereren.’

Chemelot gebruikt al jaren naar tevredenheid Film Forming Amines (FFA), dus hadden de onderzoekers de mogelijkheid praktijkonderzoek te doen. Tegelijkertijd wilde het onderzoekconsortium met de Universiteit van Gent, Evides Industriewater, Sitech Services, ISPT, KWR en Kurita Europe weten in hoeverre het mogelijk was het off spec-condensaat te polishen en her te gebruiken.

Om de kwaliteit van het ketelwater met de FFA te meten, trok het consortium alles uit de kast. Ze gebruikten een keur aan analytische technieken, zoals vloeistofchromatografie-hoge resolutie massa spectometrie, ionenchromatografie, gaschromatografie en massaspectometrie, high performance liquid chromatografie in combinatie met UV fluorescentie en een total organic carbon-bepaling. De combinatie van technieken is nooit eerder ingezet. Verschillende bemonsteringsrondes lieten zien dat er geen afbraakproducten werden gevormd die corrosie zouden kunnen veroorzaken. Daarmee staafden de onderzoekers de ervaringen van Chemelot met wetenschappelijk gevalideerde feiten.

Condensaatbehandeling

De industriewaterspecialisten wilden ook weten in hoeverre het mogelijk was de condensaatstromen te behandelen, zodat ze weer naar de ketel konden worden geleid. Dat zou wel eens goedkoper en milieuvriendelijker kunnen zijn dan steeds weer vers demiwater te voeden. Daarbij maakten ze wel onderscheid tussen licht en zwaar verontreinigde stromen. De lichtvervuilde stromen kwamen met name uit de ketels zelf, terwijl condensaat uit stoomkraakprocessen vaak zwaarder vervuild zijn met organische en anorganische deeltjes.

Voor de eerste stroom testten de onderzoekers van Universiteit Gent een tweetal technieken, met als referentietechniek de inzet van reeds beproefde mengbed Ionenwisselaars. De eerste techniek heet strong acid cation exchange. De installatie wisselt kationen zoals ammonium en natrium in het water om met protonen. Hierna ging het water ook nog eens langs de mengbed ionenwisselaar, waarbij men ook de toename in prestatie van het mengbed toetste.

De tweede techniek die werd getest was actief kool: een biologische koolstoffilter dat organische componenten afvangt. Na deze stap zuiverde een reverse osmosis membraan het water verder en kwam weer de mengbed ionenwisselaar in actie.

Grof gezegd kwam het eerste alternatief, strong acid exchange, als winnaar uit de bus. Hoewel het tweede wel tot een iets betere kwaliteit water leidde, wegen de extra kosten daar niet tegenop.

Hoge investering

Voor het zwaarder vervuilde water vergeleken de onderzoekers Direct Contact Membrane Distillation (DCMD) met biologische behandeling via een membraanbeluchte biofilmreactor (MABR). Ze testten op labschaal DCMD met twee verschillende membraantypen: een hydrofoob en een oleofoob polyethyleen membraan. De watertechnologen maakten zelf een organisch mengsel, dat ze vervolgens met de twee filters zuiverden. Het oleofobe membraan kon ruim 97 procent van de organische componenten verwijderen, terwijl het hydrofobe membraan doorslag vertoonde door wetting. Dit laatste verschijnsel is een bekend probleem van dit soort membranen. Doordat zich water ophoopt, vormt dit een geleider voor de vloeistofstroom die daardoor ongefilterd doorstroomt.

(c) Adobestock

Bij de MABR-route kon men tot 85 procent van de voornaamste verontreinigingen verwijderen. Maar dan was wel een verblijftijd nodig van acht uur per reactor. Aangezien de gewenste verblijftijd van 3,3 uur aanzienlijk korter is, namen ze deze tijd als referentie. En dan was nog maar zestig procent van de TOC verwijderd. Een nabehandeling met reverse osmose en membraandistillatie kon dit wel oplossen. De onderzoekers concludeerden dan ook dat MABR in vergelijking met een conventioneel biologisch actief slib-systeem weliswaar een wezenlijk kleinere fysieke voetafdruk en lagere operationele kosten heeft maar dat de investeringssom wel aanzienlijk hoger is. Daarmee levert het in deze casus nog niet direct een aantrekkelijke oplossing.

Corrosie

Als laatste onderzocht het consortium of de combinatie van bescherming met filmvormende amines en de afbraakproducten daarvan, nog steeds tot goede bescherming zou leiden. Corrosie kan funest zijn voor het volledige stoom-watersysteem. Uiteindelijk konden ze vaststellen dat alleen de vorming van azijnzuur een bedreiging kon vormen. De FFA-doseringen bleken ook gunstig uit te pakken, met inachtneming van potentieel corrosieve afbraakproducten. Uit de metingen bleek dat een beschermende magnetietlaag was gevormd met een hydrofoob oppervlak. De beschermlaag bleek steviger, gladder en meer uniform dan bij gebruik van louter ammoniakconditionering.

Waterbesparing

De onderzoekers hebben meer vertrouwen gekregen in de inzet van FFA’s in de petrochemie. Ook zeggen de consortiumpartners meer inzicht te hebben gekregen in het opwerken van retourcondensaatstromen. Waardoor ze condensaat-polishing efficiënter en kosteneffectiever kunnen ontwerpen.

Dow Benelux in Terneuzen stelde inmiddels samen met Evides Industriewater een opwerkingsfabriek in bedrijf, die is gebaseerd op de combinatie van strong acid cation exchange in combinatie met mengbed Ionenwisselaars. Dow overweegt ook het hergebruik van zwaar verontreinigd condensaat als proceswater. Men is er echter nog niet uit wat de beste techniek hiervoor is. De belofte is echter groot omdat dit jaarlijks ruim één miljoen kuub waterbesparing kan opleveren.

Zoals een aantal jaren geleden veel projecten werden opgezet om biobrandstoffen te maken van plantaardig materiaal, schieten nu diverse projecten om afval om te zetten in allerlei grondstoffen als paddestoelen uit de grond. Zo richten verschillende bedrijven zich op het verwerken van afvalplastic dat niet geschikt is voor recycling. En zelfs CO2 is straks een nuttige materiaalstroom.

Het hele artikel vind je in onze digitale Projecten Special 2021!

Voor een Dragon’s Den of Transition, zoekt de organisatie van EIES2021 zowel dragons als innovators. Tijdens de afsluiting van European Industry and Energy Summit op 8 december in Rotterdam Ahoy kunnen zij deals sluiten over de ondersteuning van interessante energie-innovaties. Meld je nu aan als dragon óf innovator!

Dragon’s Den of Transition is een nieuw onderdeel van de Summit. De organisatie wil een podium bieden voor hoopvolle innovaties op het gebied van Europese industriële transformatie en ze ook verder omweg helpen. Het gaat om dus innovaties van bijvoorbeeld van starters, die een zetje in de rug kunnen gebruiken om tot wasdom te komen. De behoefte kan van financiële aard zijn, maar ook ondersteuning op het gebied van marketing, netwerk, ondernemerschap, business development en meer.

Aanbiedingen

Tijdens het laatste dagdeel van de tweedaagse Summit, op woensdagmiddag 8 december kunnen vijf geselecteerde bedrijven hun innovaties pitchen aan vijf Dragons, vertegenwoordigers van ontwikkelmaatschappijen, funds, overheden, banken en/of investeringsmaatschappijen. Zij kunnen zelf reageren op de pitches, contacten leggen en zelfs aanbiedingen doen.

Journalistieke nominatiefilm

Innovators kunnen zich aanmelden bij de redactie van Industrielinqs, organisator van het evenement. Die stelt een longlist samen. Uiteindelijk worden daar minimaal acht uitgekozen door een panel (redactie en een aantal experts). Van die finalisten worden journalistiek ingestoken nominatiefilms gemaakt van 112 seconden. Deze films worden vanaf eind oktober met korte artikelen gepubliceerd op de nieuwssite www.industryandenergy.eu. Samen met het publiek bepalen de dragons wie uiteindelijk op 8 december mogen pitchen in de Dragon’s Den of Transition.

Naast innovators is de organisatie ook nog op zoek naar dragons. Inmiddels hebben een paar organisaties al toegezegd een dragon te leveren, maar er zijn nog een paar stoeltjes vrij.

Innovators kunnen zich melden met een korte omschrijving van hun innovatie via redactie@industrielinqs.nl. 

Voor meer informatie over een Dragon-stoel kunnen belangstellende contact opnemen met hoofdredacteur Wim Raaijen: wim@industrielinqs.nl. 

Het Hoogheemraadschap van Delfland is trots op de verduurzaming van afvalwaterzuiveringsinstallatie Houtrust. Sinds begin dit jaar levert de awzi al groen gas aan het gasnet en nu gaat ook nog de CO2 die in het proces ontstaat in vloeibare vorm naar de glastuinbouw.

Delfluent Services, een dochter van Evides Industriewater, beheert awzi Houtrust. Samen met het Hoogheemraadschap heeft het bedrijf de verduurzaming van de awzi gerealiseerd, onder andere door het vergistingsproces van het slib uit het rioolwater anders is te richten. Twee vergistingstanks zijn in serie geschakeld, waardoor de verblijfsduur van het slib is verlengd en de temperatuur verlaagd. In combinatie met een aantal warmtepompen bespaart dit een hoop energie. Bovendien wordt er op deze manier meer biogas geproduceerd, dat de awzi omzet in groen gas. Het gaat om ongeveer 1,9 miljoen kubieke meter per jaar. Daarnaast vangt de awzi CO2 af en levert dat in vloeibare vorm aan de glastuinbouw. Het gaat daarbij om meer dan 2.000 ton groene CO2.

Bron: H2O/Waternetwerk

ArcelorMittal wil steenkool vervangen door hoogwaardige biokool als grondstof voor zijn staalproductieproces. ArcelorMittal start hiervoor in Gent een proefproject.

Het Nederlandse bedrijf Perpetual Next levert de biokolen dat het produceert met haar hoogtemperatuur torrefactietechnologie. De samenwerking start met een eerste levering van 30.000 ton biokool voor de hoogoven in Gent. Uiteindelijk is de levering opschaalbaar naar 350.000 ton biokool op jaarbasis.

Verdubbeling

Voor de productie van staal worden kolen ingezet, om onder meer ijzer uit ijzererts te halen.De wereldwijde staalproductie in 2020 bedroeg 1,86 miljard ton ruwstaal. Daarvan werd zeventig procent geproduceerd in hoogovens die fossiele steenkool gebruiken. Verwacht wordt dat de vraag naar staal tegen 2050 zal zijn verdubbeld ten opzichte van het huidige niveau. Bij een ongewijzigd beleid leidt dat tot een verdubbeling van de CO2-uitstoot.

Torrefactie

De torrefactietechnologie van Perpetual Next zet biomassa om in biokool met dezelfde eigenschappen als fossiele steenkool. De biomassa is afkomstig uit door FSC-gecertificeerde bossen. De technologie zet de grondstoffen via een thermisch raffinageproces om in biokolen. Hierdoor ontstaat een relatief betaalbare hernieuwbare grondstof met een hoge energiedichtheid. De gepatenteerde technologie is eigendom van Perpetual Next.