CO2-reductie Archieven - Utilities

De industrie staat voor een ambitieuze opgave: 14,3 megaton extra reductie in 2030 ten opzichte van 2015 bovenop de bestaande doelstelling. Innovatieve technologie is nodig om dit te realiseren. Daarom heeft een aantal technologie toeleverende bedrijven de koppen bij elkaar gestoken. Hun marktrijpe technologieën kunnen afzonderlijk leiden tot een flinke CO2-reductie terwijl een combinatie ervan mogelijk een nog veel grotere besparing oplevert, tot misschien wel zes miljoen ton minder CO2-uitstoot tegen 2025. Vanuit die ambitie ontstond Project 6-25.

Evi Husson

Hans van der Spek, programmadirecteur Energie, Duurzaamheid en Circulariteit bij FME en projectleider van Project 6-25 licht toe. ‘De industrie staat voor een enorme uitdaging. Om na te gaan wat het daadwerkelijke potentieel is van de technologieën met betrekking tot energiebesparing heeft FME in samenwerking met VEMW het consortium van Royal HaskoningDHV en PDC gevraagd een onafhankelijke validatiestudie uit te voeren. De studie werd begeleid door een stuurgroep met vertegenwoordigers van technologieleveranciers, industriële energieverbruikers en onafhankelijke technologiedeskundigen. De resultaten zijn inmiddels gepubliceerd.’

Ambitie

Marit van Lieshout, lector bij het Kenniscentrum Duurzame HavenStad van Hogeschool Rotterdam, is betrokken bij het uitvoeren van de studie. ‘Voor de onderzochte portefeuille van innovatieve technieken is een haalbaar CO2-reductiepotentieel van ruwweg drie megaton gevalideerd tot en met 2025. Er is daarbij de aanname gemaakt dat er geen beperkingen zijn qua werkkrachten en kapitaal voor een succesvolle realisatie.’

Van der Spek vult aan: ‘Zes megaton is een ambitie die we onszelf hebben gesteld. De studie toont aan dat ten minste drie megaton reductie haalbaar is in de huidige situatie, met de technieken die zijn onderzocht. In het onderzoek is gekeken naar projecten met een terugverdientijd van vijf jaar of korter, maar reken je met een iets langere terugverdientijd dan zou opnieuw een extra megaton besparing mogelijk zijn. De projecten die vorig jaar een terugverdientijd hadden van zeven jaar, zijn met de huidige hoge energieprijzen mogelijk al veel sneller terugverdiend. De aantrekkelijkheid van veel businesscases is de afgelopen maanden sterk verbeterd door de stijgende energieprijzen en geven een stimulerende impuls aan investeringen rond energiebesparing. Daarnaast zijn er technieken die buiten beschouwing zijn gelaten in de studie, zoals bijvoorbeeld isolatie. Ook daar kan naar verwachting ruim 1,2 megaton worden bespaard. Neem je deze aspecten eveneens mee, dan komen we aardig in de buurt van de vooropgestelde ambitie.’

‘We zijn op dit moment bezig om kennis die we van de technologieën hebben over te dragen naar bedrijven.’

Hans van der Spek – programmadirecteur FME

Ingrijpende veranderingen

Of bedrijven investeren in energiebesparing hangt af van meerdere factoren. Van der Spek: ‘Het belangrijkste is of het economisch haalbaar is. Met hoge energieprijzen heb je de wind in de zeilen. Daarnaast moet het ook technisch haalbaar zijn.’ Een derde aspect is de uitvoering. Van Lieshout merkt in de praktijk dat een aantal bedrijven nog erg voorzichtig is om energiebesparingen door te voeren. ‘Onder meer omdat ze ontzettend lean werken. Een minimale bezetting houdt de productie draaiend. Dit soort extra projecten kun je er niet ‘even bijdoen’. Het is noodzakelijk dat voldoende werknemers de schouders onder het project kunnen zetten voor een succesvolle realisatie. Ik zie overigens wel een verandering in mentaliteit. Tien jaar geleden gaven bedrijven aan dat energie-efficiencyslag niet mogelijk was. Nu staan ze open voor bijvoorbeeld het laten uitvoeren van warmte-integratiestudies waaruit vaak blijkt dat er ruimte voor verbetering is.’

Van der Spek: ‘We proberen met Project 6-25 bedrijven daarom zoveel mogelijk te ontzorgen zodat ze zich kunnen blijven richten op hun kerntaken. We hebben inmiddels subsidie van de overheid gekregen om die assistentie ook daadwerkelijk te kunnen verlenen.’

Sectorafhankelijk

De implementatie van nieuwe technieken is niet voor alle sectoren even eenvoudig. Van Lieshout: ‘De grote fabrieken – stoomkrakers, producenten van industriële gassen – zoeken als grote energieverbruikers al jarenlang naar allerhande mogelijkheden om energie te besparen, omdat ze dit meteen terugzien in hun kosten. Hierdoor zijn ze vaak al vergevorderd om verbeteringen in hun processen door te voeren. Er is nog steeds verbetering mogelijk, maar dit is anders dan bij bedrijven die nog niet zo ver zijn met de procesoptimalisatie en digitalisering. In de foodsector en wider chemicals, oftewel de specialties en polymeren, en in mindere mate de papierindustrie is nog veel CO2-reductie mogelijk.’

Vooral op het gebied van warmte-integratie. Van Lieshout: ‘Het gebruik van warmtewisselaars en de implementatie van warmtepompen, warmtetransformatoren of mechanische damprecompressie heeft veel potentie. Concreet betekent dit het vervoeren van warmte van een temperatuur waar je er te veel hebt naar een hogere temperatuur waar je meer warmte nodig hebt. De mechanismen van dit vervoer zijn mogelijk tot maximaal 250 graden. Daarboven lukt dit met de huidige technologie doorgaans niet. Bij stoomkrakers, bij de productie van ammonia of industriële gassen vinden de processen op een veel hogere temperatuur plaats waardoor deze technologieën niet zijn toe te passen.’

tekst gaat verder onder de afbeelding

Warmterecuperatie

Van der Spek geeft een voorbeeld van een project waar warmterecuperatie wel lukt. ‘Borealis en Qpinch hebben een demonstratie-eenheid voor warmterecuperatie opgestart. De eenheid werd in een bestaande LDPE-fabriek van Borealis in de haven van Antwerpen geïnstalleerd. Bij het ontwerp van het proces liet QPinch zich inspireren door het menselijk lichaam, waarin warmteproductie, -opslag en -transport zeer efficiënt in een cyclus zijn geregeld. Het bedrijf heeft deze processen goed bekeken en bootst ze na om industriële restwarmte van rond de 75 graden Celsius op te waarderen tot 230 graden Celsius en hoger. Borealis verwacht ongeveer 2.200 ton CO2 per jaar met de installatie te kunnen besparen.’

Digitalisering

Naast warmteterugwinning is de potentie van ICT enorm. Van der Spek: ‘Door waardevolle informatie uit data te verzamelen en aan de hand van kunstmatige intelligentie te verwerken kunnen veel bedrijven hun processen nog verder optimaliseren. Een aantal bedrijven heeft hier al stappen gezet, maar voor veel bedrijven is het nog onontgonnen gebied. Om effectief aan de slag te kunnen moet je over betrouwbare informatie beschikken die je real-time kunt uitlezen. Hiermee kun je vervolgens intelligente systemen voeden die aan de hand van modellen aanwijzingen geven hoe je het proces nog beter kunt stroomlijnen zodat je energie kunt besparen.’ Sensoriek is daarbij een belangrijk aspect. ‘Door de komst van 5G is het eenvoudiger om een meetpunt toe te voegen. We zien ook dat steeds meer bedrijven de basis beter op orde krijgen, maar nog niet de stap maken naar kunstmatige intelligentie. Wij zetten er ook op in om bedrijven te ondersteunen, maar dit is niet eenvoudig. Het is nieuw en het vraagt tijd en inzet om bedrijven ermee bekend te maken en de stap te laten maken.’

‘In de foodsector, specialties en in mindere mate de papierindustrie is nog veel CO2-reductie mogelijk.’

Marit van Lieshout – lector Hogeschool Rotterdam

Flexibiliteit

De aandacht voor flexibiliteit in de energievoorziening neemt eveneens toe. Van der Spek: ‘De energietransitie leidt tot meer elektrificatie. Een van de technologieën die zich ook in grote belangstelling mag verheugen is de hybride boiler. Dit is een boiler voor het opwekken van stoom die je zowel op gas als elektriciteit kunt laten draaien. Je kunt hiermee inspelen op de marktwerking. Is de gasprijs hoog, dan kun je de daluren van gas overgaan op elektriciteit. Dreigt er congestie, dan is gas de beste optie. Deze technologie is echter niet voor iedereen geschikt. Het verbruikt veel elektriciteit dus moet er voldoende ruimte en aansluitcapaciteit zijn voor de boilers en moeten er afspraken worden gemaakt met de netbeheerder. Als je een extra transformatorstation moet bouwen wordt het economisch wellicht niet haalbaar. Tegelijkertijd worden in het kader van de congestieproblematiek ook systemen ontwikkeld die het mogelijk maken om de energievraag en aanbod beter in balans te brengen, zoals bijvoorbeeld Gopacs.’

Nieuwe fase

Begin dit jaar is fase 2 van Project 6-25 afgerond. ‘De validatiestudie is uitgevoerd en we hebben kunnen aantonen wat de impact van bepaalde technologie is. Daarnaast hebben we diverse instrumenten ontwikkeld die bedrijven kunnen helpen om de stap te zetten op weg naar projecten. Waar we sinds 1 september mee zijn begonnen is fase 3 van het project. De driehonderd meest CO2-intensieve bedrijven van Nederland zijn we actief aan het benaderen om mogelijkheden te bekijken. We hebben daarbij diverse instrumenten om bedrijven te ondersteunen. We kunnen bedrijven expertise leveren die nodig is om te laten zien waar de meeste kansen zitten. We hebben een methodiek ontwikkeld om goed inzicht te krijgen in de businesscase. Die methodes zijn inmiddels gepubliceerd. Er is een beslisboom ontwikkeld waarmee bedrijven de juiste financieringsmethode kunnen identificeren voor hun project. Vanuit hun eigen budget of extern. De validatiestudie geeft eveneens beter inzicht in wat mogelijk is en we zijn op dit moment bezig om de kennis die we van de technologieën hebben actief over te dragen naar bedrijven. Tot slot hebben we mensen beschikbaar die bedrijven proactief kunnen begeleiden. Kortom, we willen bedrijven zoveel mogelijk ontzorgen zodat ze technologieën makkelijker kunnen inzetten. De transitie is al moeilijk genoeg.’

Besparingspotentieel

De industrie staat voor een ambitieuze opgave: 14,3 megaton extra reductie in 2030 ten opzichte van 2015 bovenop de bestaande doelstelling. Dit komt neer op een besparing in de industrie van 59 procent ten opzichte van 1990. In 1990 was de emissie 86,7 megaton. Het emissiecijfer voor de industrie in 2015 is 55,1 megaton. Richting 2030 moet de industrie indicatief dus nog 19,4 megaton reduceren. Dit is een combinatie van bestaand beleid en de additionele opgave (5,1 + 14,3 megaton).

Er wordt wel eens geroepen dat de industrieën die veel energie verbruiken ook heel veel besparingspotentieel hebben, maar zo werkt het in realiteit niet, zegt lector Marit van Lieshout. ‘De totale warmtebehoefte van de chemische industrie bedraagt 247 petajoule. De grootste energieverbruikers zijn de stoomkrakers (160 petajoule). Dat is een enorm groot deel van het totale energieverbruik. We hebben in het validatierapport onderzocht welke aangedragen technologieën zij zouden kunnen toepassen. Daaruit blijkt dat zij maar een klein deel van de technologieën die we onderzocht hebben, kan toepassen. Voor de foodsector, specialties en polymeren chemie (in het rapport aangeduid als wider chemicals) is er veel meer CO2-reductie mogelijk.’

De nieuwe CO2-heffing in combinatie met de Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie en klimaattransitie (SDE++) zorgt voor een trendbreuk in de verwachte broeikasgasuitstoot van de industrie. Dit is een van de conclusies van de  jaarlijkse Klimaat- en Energieverkenning. Helaas wordt daarmee het kabinetsdoel van 49 procent CO2-reductie in 2030 niet gehaald.

De jaarlijkse Klimaat- en Energieverkenning wordt voorgeschreven door de Klimaatwet en geldt als één van de verantwoordingsinstrumenten van het Nederlandse klimaat- en energiebeleid. De broeikasgasuitstoot in Nederland daalt naar verwachting met 38-48 procent in 2030 ten opzichte van 1990, uitgaande van het vastgestelde en voorgenomen beleid. Daarmee is het kabinetsdoel om in 2030 49 procent minder uit te stoten dan in 1990 nog niet in zicht.

Trendbreuk

In de industrie en de mobiliteit is het afgelopen jaar vooruitgang geboekt in de concrete uitwerking van beleidsmaatregelen. Bij de grote industrie zorgt de nieuwe CO2-heffing in combinatie met de Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie en klimaattransitie (SDE++) voor een trendbreuk in de verwachte broeikasgasuitstoot. Met dit beleid daalt de uitstoot naar verwachting met 9-16 megaton CO2-equivalenten in 2030. De daling komt voor het grootste deel op rekening van CO2-afvang en -opslag (CCS). Een kleiner deel komt door elektrificatie, energiebesparing en afname van niet-CO2-broeikasgassen. Onder meer door de concrete uitwerking van beleid voor extra hernieuwbare energie, daalt bij de mobiliteit de uitstoot naar verwachting met een kleine 3 megaton in 2030.

Extra maatregelen

Met een verwachte uitstootdaling in 2030 van 38-48 procent blijft er ten opzichte van het streefdoel van 49 procent een restopgave over van 1-11 procentpunt in 2030, ofwel 3-25 megaton CO2-equivalenten. Volgens de KEV kan een klein deel hiervan, ruwweg 2-4 megaton CO2-equivalenten, nog worden ingevuld als een aantal geagendeerde beleidsplannen en -voornemens concreet en tijdig zou worden uitgewerkt. Uit de notitie over de klimaat- en energiemaatregelen uit de Miljoenennota 2022 volgt dat deze maatregelen enkele megatonnen extra emissiereductie in 2030 kunnen opleveren. Enkele maatregelen zijn deels nog onvoldoende uitgewerkt om er emissiereducties aan toe te kunnen rekenen en deels vooral een voorbereiding op verdere klimaattransitie na 2030.

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.’

De gemeente waarin ik woon vroeg burgers mee te denken over hoe een aantal wijken van het aardgas zouden kunnen. Nu hebben de ambtenaren goed nagedacht over welke wijken ze als eerste willen aanpakken: een wijk met veel huurwoningen in de lagere prijsklasse, een middenklasse wijk en eentje waar een gemiddeld huis niet onder de zeven ton van de hand gaat. Opvallend is dat de gemeente naast elektrificatie, stadsverwarming en zonneboilers ook hybride warmtepompen en duurzame gassen overweegt. Helemaal van het gas af wil men dus niet.De keuze voor deze drie wijken legt de grootste pijnpunten van de energietransitie bloot: de lastenverdeling. Want waar de duurdere huizen waarschijnlijk een absoluut hogere energierekening hebben, ervaren de huurders hun relatief lagere kosten als zwaardere last. En dus gaat de discussie niet alleen over efficiency en inpasbaarheid, maar ook over sociale gelijkheid.

Je kunt gemakkelijk parallellen trekken tussen de energietransitie op woonwijkniveau en de industriële transitie. Ook de industrie kent partijen met zulke kapitaalsintensieve assets dat hogere energiekosten niet direct het sein voor sluiten of verhuizen zijn. Terwijl er ook genoeg partijen zijn die nu al in de marges werken en waar de hoge gasprijs net de druppel kan zijn. In dat licht lijkt van het gas af de meest voor de hand liggende keuze, ware het niet dat alternatieven nog een stukje duurder zijn. Elektrificatie vraagt om miljardeninvesteringen in duurzame opwekcapaciteit en infrastructuur en ook biobased is niet altijd goedkoper en onomstreden.

De harde realiteit is dat het leeuwendeel van de elektriciteit nog steeds van gascentrales komt, en die rekenen hoge gasprijzen gewoon door in de stroomprijs. De drie kolencentrales zijn momenteel de enige energiebronnen die echt een goed rendement draaien, maar dat is wat betreft emissies ook niet wenselijk.

De roep om politiek leiderschap wordt dan ook steeds groter. Het eindpunt van de energietransitie is bekend, de route er naartoe is echter nog onzeker. Van het gas afgaan kan een verstandige keuze zijn, maar breng dan ook in beeld wie buiten de boot valt. Want welke keuze de nieuwe leiders ook maken: ze moeten draagvlak houden. Anders kan het nog een hele vervelende reis worden richting een CO2-neutrale samenleving.

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.

Vijf jaar geleden startte Mark Denys bij Tata Steel IJmuiden samen met een collega een pilot project op het gebied van data-analyse, oftewel advanced analytics. Inmiddels heeft het programma vele miljoenen euro’s aan met name procesverbeteringen opgeleverd. En er lopen in de staalfabrieken meer dan tweehonderd gespecialiseerde data-analisten rond. ‘We zijn op het moment hard op weg naar een volledige digital twin van Tata Steel in IJmuiden.’

Praat met Mark Denys, directeur kwaliteit bij Tata Steel Europe, over digitalisering van de industrie en je krijgt een zee aan interessante mogelijkheden. Want er kan zo veel meer sinds computers steeds meer geheugen krijgen en processoren veel goedkoper en sneller worden bovendien. Vergeet ook niet de groeiende mogelijkheden van internet. En wat te denken van de opkomst van cloud-computers. Denys: ‘Alleen al internet is 100.000 keer sneller dan dertig jaar geleden en chips 10.000 keer goedkoper.’

Digitalisering heeft de laatste jaren door de haast onbegrensde mogelijkheden een heel andere dimensie gekregen. Denys: ‘Automatiseren en digitaliseren doen we natuurlijk al veel langer. In 1961 waren we een van de eerste bedrijven in Nederland met een computer. Die gebruikten we toentertijd voor onze productieplanning. Inmiddels is de procesbesturing van onze fabrieken verregaand geautomatiseerd. Wat is dan nieuw, zou je kunnen vragen. Maar we gaan nu met de enorme mogelijkheden echt een heel andere fase in.’

‘We zijn op het moment hard op weg naar een volledige digital twin van Tata Steel in IJmuiden.’

Mark Denys, directeur kwaliteit Tata Steel Europe

Digital twin

De productie van plaatstaal bij Tata is daarvan een voorbeeld. Om van het staal dat als dikke plakken uit de gieterij komt, dunne platen te maken zijn tal van productiestappen nodig. Meerdere malen gaat het staal door walsen heen en ondergaat het andere bewerkingen, zoals coaten. Denys: ‘De volledige route van plakken naar dunne platen duurt al gauw zes weken. Per seconde kan er iets fout gaan, wat de kwaliteit van het staal kan beïnvloeden.’ Dat maakte het ondoenlijk om het proces continu te bewaken. ‘Voorheen ontdekten we het vaak pas weken later als er een verstoring was geweest die een afwijkend oppervlak veroorzaakte in het eindproduct.’

Tata Steel produceert in IJmuiden een grote variatie aan staalproducten met verschillende eigenschappen. Denk aan combinaties van lasbaarheid en buigzaamheid; wat de klant maar nodig heeft. ‘Om een goede analyse te maken van één eigenschap van een product, hadden we in het verleden zes weken nodig’, vertelt Denys. ‘In totaal kostte het zes maanden om een verbetering van een product door te voeren. Met de komst van advanced analytics kon die analyse in een paar minuten. En niet alleen voor één eigenschap, maar voor alle eigenschappen tegelijk. Inmiddels kunnen we in een minuut alle eigenschappen van al onze producten analyseren. We zijn op het moment hard op weg naar een volledige digital twin van Tata Steel in IJmuiden.’

Dialoog

De voorheen tijdrovende data-analyse is daardoor niet meer de zwakste schakel bij productverbetering, stelt hij. ‘De bottleneck is nu de snelheid waarmee we veranderingen in de fabriek kunnen doorvoeren. Dat blijft mensenwerk. En daarbij gaat het niet om de acceptatie van de nieuwe inzichten. Het “not invented here syndrome” leeft hier echt niet. Te meer omdat onze technologen in de fabriek zelf bij de totstandkoming van de data-analyse betrokken zijn.’

Het is niet zo dat computers met panklare oplossingen komen. Het is een interactief proces waarbij mensen de resultaten interpreteren. ‘Het is ook mensenwerk om complexe algoritmes te vereenvoudigen. Zeg maar, van honderden variabelen terug naar tien. Die simpele algoritmes worden dan in de software voor procesbesturing of productie scheduling opgenomen.’ Vaak werken de eenvoudigste modellen het best. ‘Laatst hadden we een verbluffend simpel algoritme gevonden. Haast te mooi om waar te zijn, maar het werkte.’

Inmiddels lopen er meer dan tweehonderd data-analisten rond bij Tata Steel in IJmuiden en een nog grotere groep heeft kennisgemaakt met de basisbegrippen. ‘Zelfs mensen uit het senior management hebben een awareness-cursus gevolgd, waaronder de CEO van Tata Steel Europe. Ook om te onderstrepen dat de mens een doorslaggevende factor blijft.’ Doordat een grote groep medewerkers op verschillende niveaus begrijpt hoe bijvoorbeeld algoritmes werken, blijft daar een dialoog over mogelijk en kunnen veel mensen meedenken over mogelijke verbeteringen.

Minder spannend

Sinds 2016 heeft Tata met dat doel een grote schare mensen opgeleid. Zelf. ‘We hebben inderdaad bijna alle data scientists binnen de Tata Steel Academy opgeleid. Het is namelijk ondoenlijk om data-analisten te vinden die verstand hebben van metallurgie. Het is veel gemakkelijker om metallurgen kennis bij te brengen op het gebied van data-analyse!’ Het geeft ook meteen aan dat technische expertise van doorslaggevend belang is om de juiste analyses te maken en vereenvoudigde modellen op te stellen.

Dat is ook een groepsproces. De analyse van de data en het bedenken van verbeteringen gebeurt in groepen met verschillende rollen. ‘We willen op een agile manier van elkaar leren. Door continue dialoog en discussie ontstaat kennis. Ons inzicht wordt vergroot als we samen op zoek gaan naar verklaringen. Echt, de menselijke factor blijft extreem belangrijk. Helemaal in de complexe omgeving van fabrieken. Misschien dat data-analyse bij een verzekeraar of online winkelbedrijf minder spannend is.’

Piepje

Denys is trots op wat er allemaal al is bereikt. Zo heeft advanced analytics Tata Steel in IJmuiden al vele miljoenen aan besparingen opgeleverd. Uiteraard was dat niet kosteloos. ‘Vanaf het begin was de doelstelling dat de opbrengsten binnen één jaar minstens het dubbele waren van de kosten. Dat is ons ruimschoots gelukt.’

Door de intensieve inzet van data-analyse kon het bedrijf efficiëntieslagen maken op het gebied van energie en grondstoffen. En daardoor kon het ook emissies reduceren. ‘We gebruiken enorme hoeveelheden grondstoffen. Daardoor kan een kleine verbetering veel impact hebben.’ Ook op het vlak van kwaliteit, de huidige verantwoordelijkheid van Denys, werden meerdere stappen gezet.

Hij heeft ook nog wel wat concrete wensen. Bijvoorbeeld op het gebied van slimme sensoren. ‘We kunnen weer een enorme stap maken als we voor minder dan tien euro een sensor eigen intelligentie kunnen geven. Die kunnen dan zelf constateren dat er een verstoring optreedt en bijvoorbeeld een piepje geven. Zodat ook direct kan worden ingegrepen.’

‘Het is ondoenlijk om data-analisten te vinden die verstand hebben van metallurgie.’

Mark Denys, directeur kwaliteit Tata Steel Europe

Fieldlab

Sinds een jaar is er ook meer focus op smart maintenance gekomen. ‘Niet eerder helaas, hoewel juist op het vlak van slim onderhoud wel veel is gepubliceerd. Bij Tata Steel zagen we echter veel aantrekkelijkere business cases op andere vlakken.’ Dat heeft volgens Denys te maken met schaalbaarheid. Eén pomp, klep of afsluiter voorzien van een eigen intelligentie heeft weinig impact op de schaal van de staalindustrie. ‘Voor Tata Steel moeten we op zoek naar een algemener platform van algoritmes waarmee we in een keer een grote klap kunnen maken. Minder op het niveau van installatie-onderdelen, maar meer gericht op hele fabrieken.’

Meer focus op onderhoud valt ook samen met de start van het Fieldlab Smart Maintenance in IJmuiden, een initiatief van Techport. Het fieldlab, dat nu 1,5 jaar loopt, heeft tot doel “om het onderhoud 100 procent voorspelbaar te maken en het productieproces zo in te richten dat er tegen zo laag mogelijke kosten en zo min mogelijk energieverbruik zo veel als mogelijk wordt geproduceerd.”

Techport, met Denys als voorzitter, is een netwerk van meer dan zestig scholen, bedrijven en overheden in de metropoolregio Amsterdam met de IJmond als kern. De partners werken samen aan een gezonde arbeidsmarkt, een actueel en uitdagend opleidingsaanbod en aan voldoende talent. Uiteindelijk draait het binnen dit netwerk ook weer om de combinatie tussen mens en techniek.

iPad

Juist de brug slaan tussen industrie en onderwijs lijkt belangrijker dan ooit. Denys kent de veelgehoorde kritiek dat het onderwijs met zijn aanbod vaak niet aansluit op wat de industrie in de toekomst nodig heeft. Hij weigert echter mee te huilen met de wolven. ‘Wij weten ook niet precies welke kant het op gaat en wat er over tien jaar nodig is. Ontwikkelingen kunnen heel snel gaan. Neem bijvoorbeeld een iPad, die bestaat ook nog geen tien jaar! De oplossing ligt in een betere samenwerking tussen bedrijven en het onderwijs. Met ons Techport-netwerk zetten we hier sterk op in.’

iMaintain Techport

Mark Denys is een van de gasten tijdens iMaintain Techport op donderdag 7 oktober bij Tata Steel in Velsen. Als alle seinen op groen staan, is het evenement zowel fysiek als online te volgen. Thema is Smart Transition. Op het podium onder anderen ook: Marinus Tabak (RWE), Mark Haarman (Mainnovation), Olof van der Gaag (NVDE) en Daisy Beelen (Nova College). Inschrijven kan via www.imaintain.info.

Het ministerie van Economische Zaken en Klimaat (EZK) maakt 6,8 miljard euro vrij voor extra CO2-reductie om de klimaatdoelen in het vizier te houden. Tegelijkertijd wil ze ETS-plichtige bedrijven verplichten energiebesparende maatregelen te nemen die binnen vijf jaar kunnen worden terugverdiend.

De afgelopen jaren nam het kabinet forse maatregelen en kondigde nieuwe maatregelen aan om de CO2-uitstoot te verminderen. Desondanks is een extra inspanning nodig om de doelstelling van 49 procent broeikasgasreductie in 2030 (t.o.v. 1990) in het vizier te houden. Daarom investeert het kabinet 6,8 miljard euro extra in klimaatmaatregelen zonder lastenverzwaringen.

Extra CO2-reductie in de industrie

De industrie mag vanaf 2050 bijna geen schadelijke stoffen meer uitstoten. Het kabinet werkt aan maatregelen om de emissies, zoals de uitstoot van lachgas, naar beneden te brengen. Ook breidt het kabinet de plicht om energiebesparende maatregelen te nemen die binnen vijf jaar kunnen worden terugverdiend, uit naar grote industriële (ETS-)bedrijven. Er worden middelen vrijgemaakt zodat gemeenten en omgevingsdiensten de handhaving van deze plicht kunnen verbeteren.

1,3 miljard voor toekomstige energie-infrastructuur

De overheid wil dat bedrijven de noodzakelijke verduurzamingsslag hier in Nederland kunnen maken. Infrastructuur voor schone energie is hiervoor essentieel. Daarom reserveert het kabinet 1,3 miljard euro voor energie-infrastructuurprojecten die belangrijk zijn voor de klimaat- en energietransitie. Dit bestaat uit subsidie voor een warmtetransportnet in Zuid-Holland. En 750 miljoen euro voor het ombouwen van delen van het bestaande gasnet tot een landelijke ‘Waterstof backbone’ die de Nederlandse industrieclusters verbindt.

Hulp bij verduurzamen

De overheid komt Nederlanders die duurzame keuzes maken tegemoet in de kosten. Daarom worden bestaande subsidieregelingen uitgebreid zodat consumenten een tegemoetkoming van 1000 tot 2100 euro kunnen krijgen voor de aanschaf van een hybride warmtepomp. Ook werkt het kabinet maatregelen uit gericht op extra stimulering van (betaalbare) elektrische auto’s en helpt het kabinet (MKB-)bedrijven bij verduurzaming door de aanschaf van elektrische bestelbussen te subsidiëren. Ook verhoogt het kabinet het budget van de Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie (SDE++) met drie miljard euro.

Enorme hoeveelheden CO2 liggen opgeslagen in onze oceanen. Energiewetenschapper Paul Straatman stelt een methode voor om dat koolzuurgas te winnen uit het zeewater. Dat heeft een ‘aanzuigende’ werking op de CO2 in onze atmosfeer, wat de concentratie broeikasgassen dus flink vermindert. ‘De CO2 uit de zee stop je in lege gasvelden of je maakt er synthetische brandstoffen mee.’ Straatmans methode kan tegen geringe kosten gecombineerd worden met een bestaande technologie om energie op te wekken uit zeewater: Oceanische Thermische Energieconversie (OTEC). ‘Het mes snijdt daarmee aan drie kanten, of eigenlijk vier, want OTEC levert ook nog eens grote hoeveelheden zoetwater op.’

Een OTEC-installatie wekt hernieuwbare energie op uit de temperatuurverschillen die van nature in de oceanen voorkomen. ‘Het is een vorm van zonne-energie’, legt Straatman uit. ‘Je maakt immers gebruik van het principe dat de zon het water uit de bovenste lagen van de oceaan opwarmt.’

Temperatuurverschillen

Er zijn verschillende soorten OTEC. ‘In ons geval breng je warm zeewater in een vacuüm vat. In een ander vacuüm vat stop je koud water dat van een kilometer diep wordt aangezogen.’ Tussen beide vaten is er een verschil in dampspanning. ‘Zoals bij twee hogedrukpannen met water, waarvan je er een verhit en de ander koelt. In de pan met heet water heerst een hogere druk dan in de andere pan.’ De vaten zijn verbonden via een turbine. Die gaat draaien door het drukverschil en wekt zo elektriciteit op.

Nuttige afvalstroom

Bij OTEC komen CO2 en andere gassen vrij. Waar komt die CO2 vandaan? ‘Zeewater neemt CO2 uit de atmosfeer op. Fotosynthese zorgt vervolgens voor de omzetting daarvan naar organisch materiaal. Dat sterft af, zakt naar de diepte en wordt daar weer afgebroken tot CO2, opgelost in water en dus niet gasvormig.’ Dat CO2-rijke diepzeewater verdampt door het vacuüm in de OTEC tot een mengsel van stoom, CO2 in gasvorm en andere gassen. Die gassen worden beschouwd als afval, maar Straatman becijfert hoe je die afvalstroom kunt zuiveren en zo een hogere concentratie CO2 kunt winnen. ‘Dat kun je opslaan, of er synthetische brandstoffen mee maken. Voor toepassingen waarvoor elektromotoren nu nog geen alternatief zijn, zoals de luchtvaart, of voor industriële processen waarbij zeer hoge temperaturen vereist zijn, zoals de staal- of glasproductie. Je stopt zo ook nog eens de ophoping van fossiele koolstof in de atmosfeer. En de stoom kun je, eenmaal gecondenseerd, als zoetwater naar de wal brengen.’

Goedkope methode

Het idee van Straatman heeft een grote potentie. De oceanen herbergen 39.000 gigaton aan CO2 en de atmosfeer ‘slechts’ 750 gigaton. Opvang, gebruik en opslag van oceanisch CO2 zal de concentratie van broeikasgas in de atmosfeer en oceaanverzuring aanzienlijk doen verminderen. ‘Mits fossiele brandstoffen worden uitgefaseerd,’ nuanceert Straatman. Eerdere pogingen om CO2 uit de oceanen op te slaan bleken kostbaar of inefficiënt. Meeliften op het principe van OTEC moet aan die bezwaren tegemoetkomen, is de verwachting. ‘Het is bovendien een veel goedkopere methode dan directe CO2-opvang uit de atmosfeer.’

Promotieonderzoek

Paul Straatman werkt bij chemieconcern Indorama aan CO2-reductietechnologieën. Op basis van zijn onderzoek over OTEC en CO2-binding zal hij aan een promotietraject beginnen, onder begeleiding van Wilfried van Sark. Eerder al schreven ze samen een artikel over een innovatieve toepassing van zonnevijvers en OTEC.

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.

 

De CO2-voetafdruk van de supersterke vezel Twaron is 28 procent lager ten opzichte van 2014. Dit blijkt uit een recent uitgevoerde life cycle analysis (LCA), in opdracht van Twaron-producent Teijin Aramid. 

De reductie is volgens Teijin het resultaat van jarenlange focus op duurzaamheid. Vooral procesverbeteringen en de overgang naar honderd procent hernieuwbare elektriciteit, speelden een belangrijke rol.

Europese windenergie

Om de ambitie naar een zero footprint kracht bij te zetten, schafte Teijin Aramid zogenoemde Guarantees of Origin (GO’s) aan. Deze GO’s zijn onderdeel van het Europese Energie Certificaten Systeem (EECS). Met de aankoop van deze GO’s voor Europese windenergie dekt Teijin Aramid honderd procent van het totale verwachte elektriciteitsverbruik van de Nederlandse productielocaties voor 2021.

‘We zijn ervan overtuigd dat we op de goede weg zijn naar een zero footprint in 2050. Door minder energie te verbruiken, te investeren in groene energie en meer te recyclen, dragen we direct bij aan een betere wereld voor toekomstige generaties’, stelt CEO Peter ter Horst

Recycling

Recycling van de aramidevezel is al tientallen jaren een speerpunt van Teijin. Momenteel investeert het bedrijf fors in pilots om de fysische, chemische en mechanische recycling uit te breiden. De productielocaties in Delfzijl, Emmen en Arnhem werken nauw samen om de technologie te verfijnen. De eerste laboratoriumproeven zijn veelbelovend en het is nu tijd om op te schalen naar grotere proeven.

Teijin heeft de ambitie om nog meer materiaal terug te winnen uit de markt, om verbranding en storting van aramide-houdend afval te voorkomen. Dankzij geavanceerde recyclagetechnieken kan de grondstof opnieuw worden gebruikt, waardoor de koolstofvoetafdruk na verloop van tijd nog aanzienlijk wordt verkleind.

Pulp

Elke kilo gerecycled aramide bespaart ongeveer vier kilogram CO2 bij de productie van pulp. Teijin streeft ernaar de cirkel te sluiten met nieuwe logistieke partnerschappen om nog meer materiaal uit de markt terug te winnen.