Methaanpyrolyse: waterstof maken zonder CO2-uitstoot

Een van de manieren om waterstof te produceren is middels elektrolyse. Er is echter nog een andere manier om waterstof te produceren zonder CO2-uitstoot. TNO heeft een technologie ontwikkeld om waterstof schoon te produceren waarbij bovendien een tweede waardevol product ontstaat: vaste koolstof.

Met methaanpyrolyse wordt waterstof uit aardgas gemaakt met koolstof – en niet CO2 – als waardevol bijproduct. Betaalbaar en binnen enkele jaren commercieel toepasbaar. De toepassingen zijn divers. Denk daarbij aan additief voor staal, vulmiddel in autobanden, grafiet, kleurstof en bodemveredelaar. Een potentiële groeimarkt.

Met partners verder ontwikkelen

TNO heeft in samenwerking met Voltachem een plan van aanpak gemaakt dat met stakeholders op het gebied van waterstof- en koolstofindustrie uit het nationale en internationale bedrijfsleven wordt besproken. TNO wil deze technologie samen met partners verder ontwikkelen en onderzoeken. Partners die TNO zoekt, behoren tot:

• gasleveranciers en -producenten
• technologie-ontwikkelaars en licensors
• industriële gasproducenten en
• bedrijven uit de sectoren energie, petrochemie, koolstof en staal

Samenwerken?

Gebruikelijke technieken voor het produceren van waterstof kosten veel energie, en zijn dus alsnog niet duurzaam. Met methaanpyrolyse, een relatief nieuwe techniek, kan straks op grote schaal groene waterstof worden gemaakt. TNO zoekt partijen om een pilot-installatie mee te testen.

Geen CO2 tijdens productie

Tot op heden wordt waterstof geproduceerd via conventionele steam methane reforming/water shift reaction processen dan wel partiële oxidatie processen. Om waterstof op deze wijze te produceren, zijn veel koolwaterstoffen zoals aardgas nodig. Tijdens deze productieprocessen wordt veel CO₂ uitgestoten. Ook in het proces om vaste koolstof te maken wordt veel CO2 uitgestoten. Door afvang en opslag, zoals in het project H-vision, wordt het probleem van CO2 emissie grotendeels ondervangen. Maar door gebruik te maken van bijvoorbeeld methaanpyrolyse processen is het niet langer nodig de CO₂ af te vangen en op te slaan. In dit proces wordt het C-atoom uit de koolwaterstof namelijk omgezet in waardevol vaste koolstof waardoor er helemaal geen CO₂ meer vrijkomt.

Unieke technologie

De technologie 'molten metal methaanpyrolyse' bestaat in de basis al decennia. Wel zijn er recent door bedrijven als BASF, thyssenkrupp, Linde en Gazprom verschillende methaan pyrolyse concepten ontwikkeld. TNO heeft in samenwerking met een unieke techniek ontwikkeld (waarvoor patent is aangevraagd) om het koolstof makkelijker en beter van het gesmolten metaal te kunnen scheiden. TNO heeft contact met deze bedrijven om van elkaar te leren en te bezien hoe de unieke TNO-technologie samen verder is te ontwikkelen. Ook is er nog een aantal technologische gebieden waar nog meer onderzoek nodig is. Te denken valt aan onderwerpen als hoe de kwaliteit van de geproduceerde koolstof gemanipuleerd kan worden door temperatuur en verblijftijd in de reactor, dan wel wat de beste manier is om het proces op industriële schaal te brengen.

Winnen Enlightenmentz 2019 verkiezing

TNO won de Elightenmentz 2019 verkiezing met de molten methal methaanpyrolyse technologie. Een wedstrijd die bedrijven en organisaties uitdaagt om technologieën te ontwikkelen en te demonstreren die industriële processen verduurzamen.

Veel voordelen

Molten metal methaanpyrolyse biedt verschillende voordelen ten opzichte van de conventionele manieren om waterstof te produceren.

• De kosten om waterstof te maken zijn vergelijkbaar met de conventionele steam methane reforming/water-shift-reaction processen.
• Door gebruik te maken van methaan wordt de energiewaarde van het methaan bij de waterstofproductie gebruikt. Het grote voordeel hiervan is dat:
  • waterstof in grote hoeveelheden geproduceerd kan worden, een vereiste voor industrieën als ammoniakfabrieken en raffinaderijen;
  • methaan blijft haar waarde houden omdat het een schone grondstof voor industriële productieprocessen wordt. Op deze wijze kunnen landen met veel olie en gas hun reserves omzetten in waardevolle CO2-emissievrije waterstof.
• Er wordt waardevolle vaste koolstof geproduceerd zonder dat voor dit proces CO2 vrijkomt;
• In molten metal methaanpyrolyse processen komt geen CO2
• De technologie zou rond 2030 voor de industrie beschikbaar kunnen zijn.