chemisch recyclen Archieven - Utilities

De afgelopen maanden volgden de aankondigingen voor plastic pyrolyse initiatieven in Nederland elkaar in hoog tempo op. Wat is de stand van zaken?

Jacqueline van Gool

Hoewel wegwerp plastic tasjes al een aantal jaar in de ban zijn gedaan en ook andere plastic wegwerpartikelen in steeds meer landen worden verboden, is het plastic-afval-probleem nog lang niet opgelost. De Nederlandse overheid heeft zich tot doel gesteld om in 2030 de helft van al het plastic te produceren door hoogwaardige recycling en het gebruik van biobased grondstoffen. Zou chemische recycling in de vorm van pyrolyse een doorbraak kunnen zijn om de niet aflatende groei van de plasticberg te keren en de chemische kringloop te sluiten?

Geen ingewikkeld proces

Bij plastic pyrolyse gebeurt eigenlijk hetzelfde als in een thermische kraker. Bij een hoge temperatuur (300-900 graden Celsius) en zonder zuurstof worden de lange ketens van de polymeren afgebroken tot pyrolyse-olie. Pyrolyse is geen ingewikkeld proces en het kan worden gebruikt om zowat ieder type plastic en mengstromen om te zetten. Bovendien kost het proces minder energie dan men zou denken. Het proces vindt plaats bij hoge temperatuur, maar het restproduct kan worden gebruikt in de energievoorziening. Een ander voordeel is dat de pyrolyse-olie minder vervuilingen bevat dan het originele plastic. Anorganische verontreinigingen en inerte stoffen blijven in het bodemproduct achter.

Pyrolyseproeftuin

‘Het verwerken van een plastic stroom tot een bruikbaar product is een moeilijk traject’, vertelt Jayand Baladien, commercieel directeur van het Havenbedrijf Moerdijk. Baladien was betrokken bij de afronding van de Pyrolyse Proeftuin Zuid-Nederland in Moerdijk. De afgelopen jaren vormde de Pyrolyse Proeftuin het hart van de innovaties op het gebied van plastic pyrolyse. ‘Bij recycling spelen waardeketens een grote rol. Dat begint aan de aanbodzijde. Er moet voldoende aanbod zijn dat ook nog van de juiste kwaliteit is. Daarnaast speelt logistiek een grote rol: Hoe krijg je de grondstoffen bij jouw installatie? En natuurlijk de technologie: Welke toleranties heb je in grondstoffen, voorbewerking, product en opzuivering? Je moet ook rekening houden met de afnemers, het product moet immers ook aan hun specificaties voldoen. En niet te vergeten: de wetgeving voor deze processen is ingewikkeld en nog in ontwikkeling.’

‘Als het te recyclen plastic het label ‘afval’ krijgt, mag je daar niet zomaar nieuwe producten van maken.’

Jayand Baladien – commercieel directeur Haven Moerdijk

Onzuivere grondstoffen

Een probleem van plastic recycling is dat het beschikbare materiaal geen homogene kwaliteit heeft. Op zich maakt dat voor het pyrolyseproces niet uit, maar voor het product wel. Om de juiste kwaliteit pyrolyse-olie te verkrijgen, zijn in de Pyrolyse Proeftuin potentiële afnemers nauw betrokken. Eén daarvan is Shell. Richard Zwinkels, directeur van Shell Moerdijk: ‘Plastics zijn helaas niet zuiver na de inzameling. Onzuiverheden komen bijvoorbeeld door kleurstoffen of addititieven die gebruikt worden om er verpakkingsmateriaal van te maken en daarmee geschikt voor marketingdoeleinden. Tevens zijn sommige plasticsoorten zoals PVC minder geschikt om chemisch te recyclen. Dit is niet honderd procent te scheiden van de meer geschikte soorten. Dit levert componenten op in de pyrolyse-olie die je niet kunt verwerken in een kraakproces.’

Shell kijkt daarom ook met interesse naar de ontwikkelingen in de Pyrolyse Proeftuin. Ook ontwikkelde het bedrijf een technologie om de pyrolyse-olie te upgraden. Hierdoor kan pyrolyse-olie met een breder scala aan kenmerken in de krakers worden gebruikt. Een andere grote uitdaging is het opschalen van de technologie. Om de ambities voor 2030 waar te maken, moet er nog een hoop gebeuren.

Waar vestigen?

Wat de ideale vestigingslocatie voor een plastic pyrolysefabriek is, is nog een vraag. ‘Je kunt overwegen om een pyrolyse-fabriekje neer te zetten naast een afvalverwerker, zodat je het plastic niet hoeft te vervoeren. Maar wil je schaalgrootte creëren, dan zijn de risiconiveaus hoger en kun je beter kiezen voor een industriegebied waar grotere stromen plastic gemakkelijk kunnen worden aangevoerd en waar je dichter bij de afnemer zit’, aldus Baladien.

Zwinkels: ‘Naarmate wij meer ervaring hebben opgedaan met welke soorten plastics geschikt zijn als grondstof en het opzuiveringsproces, zal het ook duidelijker worden wat de meest strategische lokatie wordt voor eventuele uitbreiding. Momenteel hebben we gekozen om de pyrolyse-olie in te zamelen bij de fabrieken van bijvoorbeeld Pryme of BlueAlp.’

‘We zien dat er regelgeving ontstaat voor een gelijk speelveld.’

Richard Zwinkels – directeur Shell Moerdijk

Niet labelen als afval

Op het moment vormt ook wetgeving een struikelblok voor chemische recycling van plastic. ‘Als het te recyclen plastic het label ‘afval’ krijgt, mag je daar niet zomaar nieuwe producten van maken. Misschien valt daar te leren van andere ketens waarin dit al gebeurt, zoals in het geval van glas of staal.’ Baladien is afkomstig uit de staalsector, dus zijn kennis hierover komt goed van pas. ‘Scrap dat terug de hoogovens ingaat, is niet gelabeld als afval en wordt dus als grondstof behandeld.’ Daarnaast moet in de wetgeving worden geregeld dat er geen oneerlijke geldstromen ontstaan. ‘Voor het verwerken van afval krijg je geld. Als je er daarna producten van maakt, die je kunt verkopen, zou je er nogmaals aan verdienen. Het is belangrijk dat dit goed wordt gereguleerd.’

tekst gaat verder onder de afbeelding
pyrolyse

(c) Shell

Roadmap

Zwinkels ziet dat het wel de goede kant op gaat. ‘De energietransitie is duidelijk aan het versnellen. We zien dat overheden en regulerende instanties meer en meer belang hechten aan de circulaire economie en er regelgeving ontstaat voor een gelijk speelveld.’ Zo werd begin dit jaar de Roadmap Chemische Recycling kunststoffen 2030 gepresenteerd om investeringen in chemische recycling te versnellen. De roadmap dient om verschillende het hoofd te bieden, het investeringsklimaat te verbeteren en de samenhang van de keten te versterken. Dat gaat bijvoorbeeld om het ontwikkelen van een uniform meet- en registratiesysteem van koolstof en CO2 impact, het opstellen van specificaties voor het inzamelen en sorteren en het beschikbaar stellen van kunststofafval als test batch. Er is ook oog voor subsidies en financiële ondersteuning. Zo is er de komende acht jaar ongeveer 250 miljoen euro beschikbaar vanuit het Groeifonds voor Materialen NL. Daarnaast lopen de DEI+ en de MOOI Regelingen en kunnen bedrijven via Invest-NL ondersteuning krijgen. Ook helpt de Circular Biobased Delta, bijvoorbeeld bij het aanvragen van vergunningen, financiering en verzekeringen en het initiëren van subsidieprojecten.

PyroCHEM Park

Het Havenbedrijf Moerdijk profileert zich nadrukkelijk om een rol te spelen in deze opkomende sector. De Pyrolyse Proeftuin Zuid-Nederland werd afgelopen zomer officieel afgerond, maar de ontwikkelingen gaan door in een kleiner consortium onder de noemer PyroCHEM Park. Naast het Havenbedrijf Moerdijk nemen ook Green Chemistry Campus, BOM, Wast4Me, Van der Kooy en Avans Hogeschool deel. Er werken momenteel in Nederland zo’n honderdvijftig bedrijven in verschillende fases van ontwikkeling aan plastic pyrolyse. Dat is voor het Havenbedrijf Moerdijk een goed gegeven. Baladien: ‘Op het haven- en industrieterrein Moerdijk hier is nog zo’n zestig hectare beschikbaar voor industriële activiteiten. Hiervan willen we er in ieder geval dertig inrichten voor circulaire activiteiten zoals plastic pyrolyse. Deze activiteiten zijn voor ons erg interessant omdat ze het industriële cluster versterken en bijgdragen aan de decarbonisatie van ons haventerrein. We zijn met de bedrijven Waste4Me en Xycle, die vergevorderde plannen hebben om zich hier te vestigen, een lead-traject ingegaan.’ Xycle is een consortium waarin Patpert Teknow Systems, NoWIT BV en Vopak Ventures deelnemen. Patpert Teknow Systems heeft een beproefde technologie die in India al commercieel wordt toegepast. In 2023 hoopt het bedrijf ook in Moerdijk op te kunnen starten. Waste4Me heeft sinds 2019 een demonstratiefabriek in de Pyrolyse Proeftuin en wil deze in eerste instantie opschalen tot 35 kton en wil in de toekomst een miljoen ton pyrolyse olie produceren.

Ondanks dat er nog een aantal struikelblokken te overwinnen is, kan plastic pyrolyse zeker een belangrijke bijdrage leveren om de chemische industrie circulair te maken. De dag dat al het plastic als grondstof kan worden hergebruikt, is nog een stip op de horizon, maar komt hiermee wel een stapje dichterbij. Getuige ook de vele initiatieven van de industrie in binnen- en buitenland.

Projecten

BP – Brightmark: Next Generation Plastic Renewable Plant in Nederland, België of Duitsland naar Amerikaans model. Capaciteit: 100 kiloton plastic per jaar, waarbij zo’n 68 miljoen liter brandstof en nafta wordt verkregen en 22 miljoen liter wax.

Shell – Pryme – BlueAlp: Pryme bouwt een fabriek in Rotterdam waar vanaf 2022 60 duizend ton plastic afval wordt omgezet in pyrolyseolie. Shell neemt de olie af en mengt deze bij in de krakers in Moerdijk en Rheinland. Er zijn plannen voor een tweede fabriek die jaarlijk 350 duizend ton pyrolyse-olie produceert. Oplevering: 2024.

Chemelot – Itero, Recycling Technologies, Plastic Energy, Sabic: Itero bouwt een demonstratieplant op de Brightlands Chemelot Campus om plastic om te zetten in pyrolyse-olie, -gas en wax. Capaciteit: 27 kiloton gemengd en vervuild plastic. Oplevering: 2023. Op Chemelot werken ook Recycling Technologies en Plastic Energy (in samenwerking met Sabic) aan plastic pyrolyse. De installatie van Plastic Energy wordt in 2022 in gebruik genomen en produceert dan zo’n vijftien duizend ton pyrolyse-olie per jaar.

Dow – Fuenix – Haldor Topsoe: Fuenix Ecogy Group levert pyrolyse­olie aan Dow, die deze gebruikt in haar plasticsproductie. Dow wil in 2025 minimaal honderdduizend ton gerecycled plastic in het productaanbod in de EU te hebben. In Terneuzen wordt daarnaast een Market Development Unit gebouwd (capaciteit: tienduizend ton per jaar) die gebruikmaakt van de PureStep-technologie van Haldor Topsoe.

Renasci – BlueAlp, Indaver: Renasci heeft in Oostende een pyrolyse­installatie van BlueAlp met een capaciteit van 120 duizend ton per jaar in bedrijf. Indaver bouwt in Antwerpen een demonstratie­installatie om vijftienduizend ton plastic per jaar te verwerken.

For a Dragon’s Den of Transition, the organization of the European Industry and Energy Summit 2021 (EIES2021) is looking for both dragons and innovators. During the closing of the EIES2021 on December 8 in Rotterdam Ahoy, they can make deals to support interesting energy innovations. Sign up now as a dragon or innovator!

Dragon’s Den of Transition is a new part of the Summit. The organization wants to provide a stage for hopeful innovations in the field of European industrial transformation and also help them along the way. These are innovations from start-ups, for example, that could use a boost to reach maturity. The need can be financial, but also support in the areas of marketing, networking, entrepreneurship, business development and more. That is the role of the dragons.

Offers

During the last day part of the two-day Summit, on Wednesday afternoon December 8, five selected companies can pitch their innovations to five Dragons, representatives of development companies, funds, governments, banks and/or investment companies. They can respond to the pitches, make contacts and even make offers.

Journalistic nomination film

Innovators can apply to the editorial staff of Industrielinqs, the organizer of the event. The editors will compile a longlist. Ultimately, at least eight will be selected by a panel (editors and a number of experts). Journalistically prepared nomination films of 112 seconds will be made of these finalists. These films will be published from late October with short articles on the news site www.industryandenergy.eu. Together with the public, the Dragons will determine who will pitch in the Dragon’s Den of Transition on December 8.

Besides innovators, the organization is also looking for dragons. A few organizations have already agreed to provide a dragon, but there are still a few seats available.

Innovators can apply with a brief description of their innovation via redactie@industrielinqs.nl.

For more information about a Dragon chair you can contact editor in chief Wim Raaijen: wim@industrielinqs.nl.

Het Vlaamse bedrijf Act&Sorb ontwikkelde een nieuwe technologie waarbij het Medium Density Fiberboard (MDF) en andere houtsoorten omzet in actief kool. De bij het omzettingsproces ontstane syngas wordt ingezet voor de productie van stroom voor een vijfde deel van de stad Genk.

Vlaams minister van Innovatie en Landbouw Hilde Crevits startte samen met Vlaams minister van Omgeving en Energie Zuhal Demir officieel de bouw van de eerste commerciële Act&Sorb fabriek in Genk. Act&Sorb ontwikkelde een recyclingoplossing voor het omzetten van Medium Density Fiberboard (MDF) en andere hout residustromen in actief kool. Het bedrijf met bijhorend laboratorium in aanbouw zal deze nieuwe technologie samen met de productie van hernieuwbare energie in de praktijk omzetten. Het bedrijf ontving onlangs twee miljoen euro steun van de Vlaamse regering. De totale investering is 27 miljoen euro.

Actief kool

MDF is het materiaal dat we kennen van meubels of laminaatvloeren. Ontwikkeld in de jaren zeventig gebruikt men MDF voornamelijk als bouwmateriaal. Elk jaar wordt wereldwijd meer dan 70 miljoen ton nieuwe MDF geproduceerd. Tot op heden verbrandt men de reststromen of dumpt de houtresten in een stortplaats.

Dankzij de door Act&Sorb ontwikkelde technologie is het mogelijk om de reststromen van dit duurzame houtproduct een nieuw leven te geven als hoogwaardig actief kool. Dit product wordt onder meer gebruikt voor de zuivering van water, lucht en chemicaliën, maar ook voor voedsel- en drankverwerking. Bovendien is het productieproces volledig zelfonderhoudend en energiepositief.

Technologie

Over de toegepaste technologie wil uitvinder Kenny Vanreppelen niet veel loslaten. Maar dat het een pyrolyse-achtig proces is, is duidelijk. Zelf noemt hij het carbonisatie activatie. ‘Veel partijen experimenteerden met pyrolyse, maar liepen daarbij op industriële schaal tegen problemen op’, zegt Vanreppelen. ‘Met name het teer in de houtresten zorgt voor het vastlopen van processen. Wij voorkomen dit door te sturen op de productie van actief kool. Het syngas dat als bijproduct ontstaat, is ook nog eens heel zuiver. We verbranden dit gas in een warmtekrachtcentrale en gebruiken een deel van de warmte voor het in gang houden van het proces. De rest van de warmte drijft een turbine aan die stroom maakt voor de Genkenaren.’

Het proces heeft zich al op industriële schaal bewezen. Na de nodige investeringen van onder meer Sibelco startte de bouw van de eerste commerciële fabriek. Deze zal tegen 2021 volledig operationeel zijn. Vanreppelen: ‘Iedere nog niet recycleerbare stroom, is een potentiële toekomstmarkt voor ons, en R&D blijft één van onze speerpunten.’

Door integratie ontstaat innovatie. Sinds kort komen de werelden van de Europese industrie en energiebedrijven samen op het Industry & Energy Platform. Met de website www.industryandenergy.eu en de jaarlijkse Industry & Energy Summit koppelt het nieuwe platform de industriële transitie naar fossielvrije en circulaire productie aan de opgave van Europese energiebedrijven om het aandeel duurzame energie fors te vergroten.

Via een breed scala aan communicatiekanalen informeert het Industry & Energy Platform de proces-, voedingsmiddelen- en zware industrie als ook energiebedrijven over duurzame energievoorziening, duurzame grondstoffen en circulaire, CO2-emissievrije productie.

Het platform verbindt meerdere communities die invulling geven aan de energie- en grondstoffentransitie via biomassa, chemcycling, carbon capture, usage and storage (CCUS), elektrificatie, emissievrije waterstof, energiebesparing en nog veel meer.

Op de nieuwe website vindt u naast het nieuws over de laatste ontwikkelingen op het gebied van duurzame, emissieloze productie en producten ook achtergrondartikelen over grote technische en economische trends. Zo volgen we de Europese Green Deal op de voet en geven we bijvoorbeeld inzicht in de schakels die de Europese waterstofketen kunnen versterken. Het journalistieke platform zoekt continu naar voorbeelden van Europese integratie en samenwerking tussen industrie en energiebedrijven.

Ook vindt u op www.industryandenergy.eu de laatste informatie over de European Industry & Energy Summit die dit jaar, zij het in aangepaste vorm, weer wordt gehouden in Amsterdam. 8 en 9 december zal een selecte groep vertegenwoordigers van de industrie en energiewereld samenkomen in de Kromhouthal. Maar een veel grotere groep krijgt de mogelijkheden het plenaire programma en de vele break outs te volgen via een online live registratie.

Veel grote chemiebedrijven onderzoeken de chemische recycling van kunststoffen. Het is chemieconcern Sabic die er in Geleen als eerste in is geslaagd om – zij het op bescheiden schaal – gemengde plastic afval  te voeden aan een kraker. Om er weer chemische bouwstenen van te maken.  

Frank Kuijpers die internationaal verantwoordelijk is voor verduurzaming binnen het Saoedische chemiebedrijf, heeft weliswaar een  groot vertrouwen in de mogelijkheden van chemische recycling, maar er is volgens hem nog een lange weg te gaan. ‘Vergeet niet dat pyrolyse nog in de kinderschoenen staat. Het is weliswaar een oude technologie, maar nu pas gaan we die breed inzetten. Je kunt zeggen dat we nog steeds met de eerste generatie bezig zijn. 

Temperen

Om bij te mengen in de bestaande krakers zijn zuivere chemische bouwstenen nodig.We moeten nog behoorlijke stappen in het zuiveren van de gemengde plasticstromen. Het gaat daarbij bijvoorbeeld om hydrogenering om de pyrolyse-olie geschikt te maken voor de kraker. We zitten nu op een capaciteit van enkele honderden tonnen. Laatst hadden wij een grote speler uit de Duitse verpakkingsindustrie op bezoek. Die praat al over de afname van 50 – 200 kiloton per jaar. Dergelijke verwachtingen moeten we meteen temperen. We hopen in 2021 naar 20 kiloton te gaan. Mogelijk kunnen we pas tegen 2025 voldoen aan de wensen van die ene potentiële klant. Jaarlijks worden wereldwijd meer dan 300 miljoen ton aan petrochemische producten geproduceerd.’

Market Foundation

En dan loopt Sabic echt voorop, benadrukt Kuijpers. Sabic is momenteel de enige die al een product in de markt heeft, gebaseerd op gemengd afvalplastic. Een van de partijen die begin 2019 in Davos samen met ons de Market Foundation hebben aangekondigd is op onderzoek uitgegaan in de afgelopen periode. Maar ze zijn toch bij ons gebleven, omdat er verder nog geen partij al iets heeft.’ Natuurlijk blijft dit een kwestie van tijd. 

Lees over enkele weken meer in het interview dat Petrochem had met Kuijpers voor het februarinummer. Daarin ook meer over de duurzame ambities van het Saoedische bedrijf dat wordt grotendeels in handen komt van grote broer Saudi Aramco.

Wij maken en gebruiken veel plastics in Nederland, maar slechts een klein gedeelte daarvan kan worden hergebruikt. De rest gaat een verbrandingsoven in. In andere landen wordt het zelfs vaak nog gestort. Chemisch recyclen kan hierin een grote stap betekenen. Daarmee kan een groot gedeelte van de plastics opnieuw worden gebruikt.

Met chemische recycling kan je gemengde en verontreinigde stromen van plastic, die niet mechanisch kunnen worden gerecycled, afbreken tot haar oorspronkelijke bouwstenen. Gerard van der Laan (senior scientist circular plastics bij TNO): ‘Je hebt eigenlijk weer nieuw plastic. De grote voordelen zijn dat je minder nieuw plastic hoeft te maken, minder aardolie gebruikt en daardoor minder CO2 uitstoot. Je slaat eigenlijk meerdere vliegen in één klap.’

TNO doet in samenwerking met het bedrijfsleven onderzoek naar verschillende typen chemische recycling. Van der Laan: ‘De meeste processen zitten in de pilot- of demoschaal, technology readiness level 4 tot 7. Er zijn nog wat uitdagingen. Naast de grotere schaal, moet de business case kloppen en moet je een bepaalde hoeveelheid plastic afval kunnen verzamelen van een bepaalde kwaliteit. Daarnaast moet je aansluiten op processen op een chemiecomplex en zijn er hoge eisen aan veiligheid, kwaliteit en leveringszekerheid. ’

European Industry & Energy Summit

Op de European Industry & Energy Summit op 10 en 11 december geeft TNO een overzicht van chemisch recyclen. Daarna organiseert zij een rondetafel voor de hele keten. ‘De keten is heel belangrijk bij chemisch recyclen’, zegt Van der Laan. De plasticproducent, verpakkingsindustrie, brandowners, retailers, afvalinzamelaars en recyclers moeten nauw samenwerken. Gezamenlijk kunnen we eraan werken hoe deze keten zich gaat sluiten en om meer waarde te geven aan kunststof in een nieuwe circulaire keten.’

Lees in het novembernummer van Petrochem, dat 5 november uitkomt,  het volledige artikel over chemisch recyclen.

Green Fuel Nordic Oy uit Finland gaat investeren in de pyrolyse-technologie van het Twentse BTG-BTL. Daarbij gaat het in eerste instantie om de aanschaf van één fabriek, een order van 25 miljoen euro.  Daarna volgen er nog drie, waardoor de totale order uitkomt op 100 miljoen euro. 

De installaties gaan olie produceren uit zaagsel uit Scandinavische houtzagerijen. Green Fuel Nordic Oy wil straks twintig miljoen liter olie per jaar produceren. Deze olie zal worden gebruikt door diverse fabrieken in Finland en Nederland. De pyrolyse-fabriek komt te staan naast een houtzagerij in Lieksa, ongeveer zes uur rijden ten noorden van Helsinki. Het restafval van de zagerij (het zaagsel) wordt gebruikt als grondstof voor de olie. De bij het proces geproduceerde stoom wordt duurzaam gebruikt in het eigen proces. De verwachte opening van de pyrolyse-fabriek is in 2020.

De prefab-fabrieken worden gebouwd in Nederland en in Finland ter plaatse in elkaar worden gezet. De bouw van één fabriek in Scandinavië is goed voor 100 fulltime banen in Nederland.  Het project wordt uitgevoerd door het kantoor van TechnipFMC in Zoetermeer. De technologie, die oorspronkelijk werd ontwikkeld door de Universiteit Twente, wordt geleverd door BTG-BTL. Plaatsgenoot Zeton bouwt van de kern-unit voor de fabriek.

Miljoenen jaren

De pyrolyse-technologie van BTG-BTL wordt momenteel al met succes toegepast in de Hengelose fabriek Empyro. Hier wordt uit houtresten olie gemaakt voor de energievoorziening van de fabriek van FrieslandCampina in het Achterhoekse Borculo.

Met de techniek  wordt via pyrolyse ruwe olie geproduceerd uit natuurlijk restafval, zoals zaagsel of bermgras. Deze natuurlijke grondstoffen worden zonder zuurstof verhit tot ongeveer 500 graden Celsius, waardoor ruwe bio-olie ontstaat. Dit proces duurt met deze techniek een paar seconden, waar de natuur daar enkele miljoenen jaren voor nodig heeft.

Meer bestellingen

‘We kunnen oprecht stellen dat het gaat om ‘non fossil, non food’-olie’, vertelt Gerhard Muggen, managing director bij BTG-BTL. ‘Onze olie is een goed alternatief voor fossiele olie en gaat ook niet ten koste van landbouwgrond of bossen. Het is echt een duurzame vorm van energie. Het contract met Green Fuel Nordic Oy is een belangrijke stap in de internationale uitrol van onze technologie en is het bewijs dat klanten geloven in de potentie van pyrolyse als hernieuwbare oliebron. Het is fantastisch dat een land als Finland, waar ze heel ver zijn op het gebied van duurzaamheid, voor onze Nederlandse techniek kiest.’

Muggen voorziet een grote toename in vraag naar pyrolyse-olie. ‘De afgelopen jaren heeft zich een soort race afgespeeld tussen verschillende soorten geavanceerde biobrandstoffen. Pyrolyse-olie is hier uitgekomen als een van de meest aantrekkelijke routes. Ik verwacht dat er binnenkort meer bestellingen volgen uit andere landen en dat daar ook grote oliemaatschappijen tussen zullen zitten.’

Een internationaal consortium onder leiding van de Groningse chemisch ingenieur Erik Heeres ontving vier miljoen euro aan financiering van het Horizon2020-onderzoeksprogramma van de Europese Unie om een ​​nieuwe, efficiëntere methode te ontwikkelen voor de productie van vloeibare brandstoffen uit biomassa. Het idee is om biomassa op te lossen in vloeibare zouten om de efficiëntie van pyrolyse te verhogen. Binnen vier jaar zou het nieuwe proces in het lab moeten werken.

Het duurt duizenden, zo niet miljoenen jaren voordat organisch materiaal door natuurlijke processen in aardolie is omgezet. Het is echter mogelijk om dit materiaal in enkele minuten tot olie om te vormen met behulp van pyrolyse. De eerste commerciële pyrolyse-oliefabriek werd onlangs in Enschede geopend en draaide vijf ton biomassa in drie ton olie per uur. Verdere verfijning van het proces zou vloeibare brandstoffen zoals benzine of diesel uit deze olie kunnen produceren.

‘Maar er zijn nog steeds nadelen aan het omzetten van organisch materiaal in vloeibare brandstoffen’, zegt Erik Heeres, hoogleraar Green Chemical Reaction Engineering aan de Rijksuniversiteit Groningen. De efficiency van dit proces kan volgens Heeres worden verbeterd. Een deel van de koolstof in de biomassa komt bijvoorbeeld terecht als onbruikbare teer- en gasfasecomponenten. ‘Bovendien is het proces niet erg geschikt voor het omzetten van lignine, het op één na meest voorkomende biomassapolymeer, omdat dit smelt wanneer het de pyrolytische reactiekamer binnengaat en het transportsysteem dat de reactor voedt verstopt.’

Zouten

In samenwerking met negen partners uit de academische wereld, de industrie en onderzoeksorganisaties, bedacht Heeres een mogelijke manier om het hele conversieproces te verbeteren: ‘De eerste stap zal zijn om het organische materiaal in vloeibare zouten op te lossen. Dit maakt het gemakkelijker om het in een reactiekamer te pompen. “Bovendien kan vloeistof gemakkelijker en sneller worden verwarmd dan vaste stoffen, dus dit zal het pyrolytische proces helpen: ‘We verwachten dat dit de koolstofopbrengst zal verhogen. En de zouten kunnen katalytische eigenschappen hebben, die ook de efficiëntie kunnen verhogen en de producteigenschappen kunnen verbeteren, mogelijk bij een lagere temperatuur. ‘

Tijdens de pyrolyse wordt de olie geproduceerd als een damp en vervolgens gecondenseerd in een vloeistof voor de volgende stap in het proces – een waterstofbehandeling die het zuurstofgehalte verlaagt en de koolwaterstoffen omzet in kortere ketens: ‘In ons voorstel voegen we de waterstof toe tijdens de pyrolyse, dus de behandeling gebeurt in de gasfase. Nogmaals, we verwachten dat dit efficiënter zal zijn. De waterstofbehandeling vindt plaats onder hoge druk, wat geen probleem is wanneer de reactor wordt gevoed met vloeibaar gemaakt organisch materiaal. Maar het zou heel moeilijk zijn als je het vaste stoffen zou geven.’

Kerosine

Als al deze verbeteringen werken zoals verwacht, zal het proces zeer efficiënt zijn en hoge kwaliteit koolwaterstoffen van ongeveer tien tot zestien koolstofatomen opleveren: ‘Deze zouden verder kunnen worden verfijnd in standaardapparatuur voor de productie van benzine, diesel of zelfs kerosine.’ een uitdaging, legt Heeres uit: ‘De luchtvaartindustrie heeft om voor de hand liggende redenen zeer strikte richtlijnen voor de kwaliteit van kerosine. Met behulp van conventionele pyrolyse-technologie is het moeilijk om aan deze vereisten te voldoen. Maar we hebben er rustig vertrouwen in dat we met onze methode biomassa in kerosine kunnen veranderen. ‘

De vloeibare zouttechnologie en alle andere verfijningen zouden zowel de opbrengst als de kwaliteit van de pyrolytische olie moeten verbeteren: “Idealiter willen we dat elk koolstofatoom in ons uitgangsmateriaal wordt omgezet in vloeibare brandstof”, zegt Heeres. Over vier jaar moet een productiesysteem van een laboratoriumtafel het bewijs leveren van het principe: ‘We weten niet of dit haalbaar is, maar we hebben goede hoop dat dit uiteindelijk een commercieel levensvatbaar systeem zal worden.’