Nieuwe technologie combineert maken biokoolstof voor de industrie met negatieve emissies

Thema:
Biobased brandstoffen en chemicaliën

Vrijwel alle producten die we dagelijks gebruiken bevatten koolstof, van plastics tot textiel, van staal tot brandstof. Voor het overgrote deel is deze koolstof afkomstig uit fossiele bronnen waar we vanaf willen. Het alternatief is in theorie simpel: biokoolstof (biochar). Maar hoe krijgen we die in grote hoeveelheden beschikbaar om fossiel te vervangen? TNO heeft een methode ontwikkeld, ‘EnerChar’, om dit voor elkaar te krijgen. De technologie is vergevorderd; het komt er nu op aan dat de markt het gaat oppakken.

De “EnerChar”-methode is een manier om biokoolstof te maken, gecombineerd met warmteproductie en opslag van CO2. Door vergassing van biomassa (houtresten maar ook residuen uit de voedingsindustrie) kan schone koolstof gemaakt worden. Veel producten, van plastics tot textiel, van staal tot brandstof, bevatten koolstof. Voor het overgrote deel is deze koolstof afkomstig uit fossiele bronnen. Het gebruik van biokoolstof kan een grote bijdrage leveren aan de reductie van CO2-uitstoot.

Bijdragen aan klimaatdoelstellingen

“Biokoolstof kun je prima maken uit biomassa. Dan zet je laagwaardige reststromen uit tuin- en bosbouw om in iets waardevols. Na jaren onderzoek met partners uit binnen- en buitenland hebben we nu een bewezen methode. Het gaat om een co-productie van biokoolstof en bio-energie door vergassing van biomassa. Je kunt de biokoolstof bovendien gebruiken als vervanger van veen in potgrond in de tuinbouwsector. En veen kan CO2 opslaan, veel meer dan het tropisch regenwoud. Door veen niet te benutten maar te laten zitten, draag je bij aan het halen van de klimaatdoelstellingen. Een mooie optelsom van positieve effecten”, zegt TNO-onderzoeker Rian Visser.

Alternatief voor veen in tuinbouw

De Nederlandse veengebieden zijn al langer massaal afgegraven, maar in de EU zijn plannen om deze op veel plekken juist weer te laten groeien. Hier liggen kansen voor klimaatadaptatie (waterberging en het groeien van natte biomassa zoals wilg en riet) en -mitigatie (CO2 reductie door het groeien van veen). Veen wordt nu nog grootschalig gebruikt in potgrond (substraat) voor de tuinbouw.

Uit proeven die TNO de afgelopen jaren met Wageningen UR en de Vlaamse onderzoeksinstelling ILVO heeft gedaan, is gebleken dat de in het lab geproduceerde biokoolstof tussen de dertig en vijftig procent van het veen kan vervangen. Na gebruik kan het met compost weer de bodem in en is het perfect geschikt om in deze vorm CO2 uit de lucht op te slaan als stabiele koolstof.

Staalproductie vergroenen

Echte klimaat- en milieuwinst valt te behalen in de industrie die moet verduurzamen. Zon en wind zorgen weliswaar voor hernieuwbare energie, maar daarnaast blijft koolstof nodig om producten te maken. Rian noemt als voorbeeld de staalindustrie.

“We kijken met Tata Steel hoe we hun productieprocessen met biokoolstof kunnen vergroenen. Ook andere staalbedrijven verkennen de mogelijkheden. Om staal te maken uit ijzererts moet je de zuurstof eruit halen en daar is koolstof voor nodig. Het kan ook met waterstof maar voor het kwalitatief hoogwaardige staal dat Tata maakt is koolstof bij uitstek geschikt”, vertelt Rian.

Rian Visser

“Voor het overschakelen op biokoolstof zijn grote hoeveelheden nodig. De technologie is er; nu gaat het erom dat we in een demonstratie gaan aantonen dat het kosteneffectief kan. Daar zoeken we partners voor.”

Rian Visser

TNO-onderzoeker

Twee vliegen in één klap

Een ander voorbeeld dat zij noemt is de voedingsmiddelenindustrie. Voor het maken van bijvoorbeeld chocola zijn cacaobonen nodig. De schillen van de bonen vormen een enorme reststroom, die goed geschikt is om biokoolstof van te maken. Met de TNO-technologie is deze biomassa voor zo’n 25 procent om te zetten in biokoolstof en de vrijkomende warmte is goed voor 75 procent. Zo slaat het bedrijf twee vliegen in één klap: door afval om te zetten in bio-energie heeft het een alternatieve warmtebron voor het gebruik van aardgas en het kan de biokoolstof verkopen aan de industrie.

Nieuwe koolstofbronnen nodig

Rian: ”In het EnerChar-concept komen vier dingen samen: het maken van biokoolstof, bio-energie, afvang en opslag van CO2. We verbranden de biomassa niet, maar passen vergassing toe. Dan kan met roosters die ook in de afvalverbranding worden gebruikt. Nu moet er een pilotinstallatie komen om deze technologie, waarop we patent hebben aangevraagd, in de praktijk op grotere schaal te demonstreren. Het is een ideale manier om schone koolstof te maken. Vergis je niet: met het wegvallen van fossiel hebben we hoe dan ook nieuwe koolstofbronnen nodig. En dit is een manier om biokoolstof te maken, gecombineerd met warmteproductie en opslag van CO2. Het moet alleen op grote schaal om het verschil te kunnen maken.”

Oneindig veel toepassingen

Staalindustrie en tuinbouw zijn voor de hand liggend om EnerChar te gaan toepassen, maar Rian Visser voorziet een nog veel grotere markt in uiteenlopende sectoren. Geactiveerde kool is te gebruiken als adsorberende stof om schadelijke stoffen uit water of lucht te filteren. Verder is TNO recent begonnen aan het maken van biokoolstof voor batterijen. Grafiet voor de anode van batterijen wordt meestal gemaakt van natuurlijke grafiet uit mijnen maar dat is heel beperkt. Of het komt uit fossiele olieresten wat veel energie en chemicaliën vraagt in het productieproces. Bio-grafiet zou een veel milieuvriendelijker alternatief kunnen zijn. En biokoolstof is een optie voor negatieve emissies.

“Er zijn oneindig veel toepassingen denkbaar. We zullen keuzes moeten maken: niet kijken waar er vraag is maar inzetten op die gebieden waar maatschappelijk de meeste behoefte aan is. We hebben dit tenslotte ontwikkeld om de energietransitie te versnellen”, aldus Rian Visser.

Hoe TNO Green Print helpt de industrie te verduurzamen

TNO biedt kennis, innovatie en concrete oplossingen voor bedrijven, overheid en toeleveranciers. Samengevat noemen wij dat TNO Green Prints: een blauwdruk voor radicale vergroening van de waardeketens in de industriesector.

Laat je verder inspireren

1 resultaat

World Hydrogen Summit 2024

Informatietype:
Evenement
Workshop: Internationale Waterstof Power-to-X
Startdatum:
-
Locatie:
Rotterdam Ahoy