Op naar een CO2-neutrale industrie

Thema:
CO2-neutrale industrie

De industrie zorgt ongeveer voor een derde van de CO2-uitstoot in Nederland. We werken toe naar een CO2-neutrale industrie in 2050 en daarom is er een hoop te doen. Het doel voor 2030 is de schadelijke uitstoot terugbrengen met de helft. We ondersteunen overheid, de industrie en het bedrijfsleven bij deze transitie.

Nederland is bijna helemaal afhankelijk van fossiele brand- en grondstoffen. De volgende 4 oplossingen zorgen voor klimaatneutraal energiegebruik zodat er in 2050 geen CO2 meer wordt uitgestoten:

  1. verduurzaming van de warmtehuishouding
  2. afvang, hergebruik en opslag van CO2
  3. elektrificatie van productieprocessen (duurzame elektriciteit vervangt fossiele brandstoffen)
  4. ‘efficiency’ en circulariteit

TNO helpt CO2 uitstoot verminderen

We werken nauw samen met de overheid en het bedrijfsleven. We ontwikkelen innovatieve technologie die binnen afzienbare tijd om de markt kan komen, om de CO2-doelstellingen te halen en te versnellen. We letten daarbij op dat de energietransitie:

kosteneffectief is zorgt voor nieuwe (export-)kansen voor de maakindustrie in Nederland Nederland een aantrekkelijke vestigingsplaats maakt voor nieuwe duurzame industrie

Ook doen we haalbaarheids- en transitiestudies en werken we samen in grote samenwerkingsverbanden, met bedrijven en kennisinstellingen. We beschrijven hieronder per oplossingsgebied de oplossingen waaraan we werken.

Meer dan tachtig procent van het industriële energiegebruik heeft te maken met de inzet van warmte. Van temperaturen onder de honderd graden tot wel boven de vijftienhonderd graden Celsius. Op dit moment komt de warmte nog vooral vanuit fossiele brandstoffen die CO2 uitstoten, zoals gas, olie en kolen. Om de klimaatdoelstellingen te realiseren is meer onderzoek en ontwikkeling nodig van industriële warmtetechnologieën.

We onderzoeken hoe je warmte in een hoge temperatuur kunt leveren, uit CO2-neutrale brandstoffen. Denk hierbij aan biomassa, waterstof, duurzame elektriciteit en metaalbrandstoffen. Ook werken we aan warmtepomp- en warmteopslagtechnologie voor een efficiënter proces van het hergebruiken en opwaarderen van restwarmte van de industrie.

Bij raffinaderijen, afvalverwerkers en staalbedrijven in de petrochemische industrie is winst te behalen door CO2 af te vangen, zodat het niet wordt uitgestoten. Een van de technologieën die wij hiervoor hebben ontwikkeld is het Sorption Enhanced Water-Gas Shift proces (SEWGS) (zie kader). Dat wordt al in de industrie ingezet.

CO2 uitstoot verminderen dankzij SEWGS

Met de SEWGS absorptietechnologie, met vaste sorbentia, kan de staalindustrie op een relatief goedkope manier CO2 verwijderen tijdens het productieproces. Daarbij is afvangen aan de schoorsteen niet meer nodig.

Daarnaast is SEWGS een revolutionaire Nederlandse platformtechnologie die aantrekkelijk is voor de productie van blauwe waterstof uit industriële restgassen en synthesegas. De industrie kan er goedkoper, energiezuiniger en grootschaliger waterstof mee produceren dan op dit moment kan met groene waterstof.

Vloeistoffen voor afvangen CO2

Een andere veelbelovende technologie is gebaseerd op vloeistoffen. Bij afvalverwerkers analyseren we vrijkomende rookgassen met onze unieke mobiele afvanginstallatie. Deze metingen zijn te gebruiken voor het ontwerpen en bouwen van installaties om grootschalig CO2 af te vangen. Dit is inmiddels in de laatste stap voor marktintroductie.

CO2 uit de lucht halen

Verder werken we aan het evalueren en ontwikkelen van technologieën om CO2 direct uit de lucht te halen. Dit heet negatieve emissie. Dat moet leiden tot het terugbrengen van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer. Namelijk van 400 CO2-delen per miljoen, naar het pre-industriële niveau van 300 per miljoen.

Elektrificatie van productieprocessen

Windenergie omzetten naar waterstof

Een belangrijke bron van duurzame energie zijn windparken op zee. Maar als er op zee elektriciteit wordt opgewekt, moet dat worden ingepast in het bestaande energiesysteem op het land. Ook moet de energie worden opgeslagen, omdat de vraag en aanbod van energie permanent verandert. Het omzetten van elektriciteit van ‘offshore wind’ naar waterstof, maakt het mogelijk om energie in de vorm van elektriciteit en moleculen te transporteren en op te slaan.

Goedkoper en goed inzetbaar

Door de energie op zee om te zetten, is de transport naar het land goedkoper dan via een elektriciteitskabel. Aan land is de groene waterstof goed in te zetten in industrie, gebouwde omgeving of transport. Naar verwachting wordt het na 2030 commercieel interessant om waterstof op zee te produceren.

Schone waterstof

We werken aan technologie om CO2-vrije waterstof te produceren, via elektrolyse met elektriciteit uit wind en zon. Maar deze techniek is nog te duur en te kleinschalig. Samen met innovatieve bedrijven organiseren we een netwerk om elektrolyse naar industriële schaal te brengen. Dit doen we met partijen waaronder apparatenbouwers en leveranciers van materialen in het Faraday Lab, de grootste en meest geavanceerde onderzoeksfaciliteit naar waterstof in Europa.

Brandstoffen CO2-neutraal

Om zwaar transport, zee- en luchtvaart duurzamer te maken, zijn CO2-neutrale brandstoffen nodig. We werken aan productietechnologie voor biobrandstoffen en synthetische brandstoffen. Uit reststromen als afvalhout en agrarische residuen zijn waardevolle chemicaliën en brandstoffen te maken.

Op zoek naar betaalbare oplossingen

In ons ‘biofuels lab’ werken onze experts met bedrijven aan betaalbare oplossingen om deze reststromen aan biomassa om te zetten in milieuvriendelijke biobrandstoffen. Daarnaast richten we ons op de ontwikkeling van technologieën om synthetische brandstoffen te produceren, gemaakt uit CO, CO2 en waterstof.

Efficiëntie en circulariteit

Nieuwe technologie integreren

Nieuwe manieren van energie opwekken moeten altijd worden geïntegreerd in het bestaande energiesysteem, dit heet systeemintegratie. Voor bovengenoemde energiebronnen is een aanpassing aan de bestaande infrastructuur nodig en deels aanleg van nieuwe infrastructuur. Ook voor andere duurzame gassen, zoals groen gas, synthetische gassen en CO2 en grondstoffen of halffabrikaten is misschien nieuwe infrastructuur nodig.

Projecten waar we aan werken

Wij zijn betrokken bij alle grote initiatieven op weg naar een CO2 neutraal 2050, in samenwerking met overheden en het bedrijfsleven. We richten ons hierbij op de ontwikkeling van technologieën en op de economische haalbaarheid, betaalbaarheid, leveringszekerheid en veiligheid van de infrastructuur.

Bekijk de projecten waar we aan werken:

  • Het North Sea Energy programma: onderzoek naar systeemintegratie op de Noordzee.
  • PosHYdon: een proef om op een platform op de Noordzee groene waterstof te produceren
  • HY3, met Duitsland: om groene waterstof van de Noordzee naar de industriële clusters in Nederland en het buitenland, zoals Antwerpen en het Roergebied, te brengen.
  • HyDelta: kijken naar de inpassing van waterstof in bestaande gasnetten voor transport en distributie.

De industrie veranderen

Een andere oplossing waar we aan werken is het anders inrichten van de industrie die draait op fossiele brand- en grondstoffen. Deze technologische ontwikkelingen gaan over de lange termijn, ongeveer tien tot twintig jaar. Met experts uit diverse disciplines bedenken we nieuwe processen en materialen, met aandacht voor de gevolgen voor de samenleving. Deze inzichten delen we met het bedrijfsleven en de overheid.

De invloed van COVID-19

In 2020 verminderde de wereldwijde uitstoot van CO2 door de coronapandemie. We reizen, werken en communiceren anders. De vraag is of er een blijvend effect is wat de CO2 uitstoot verlaagt en de energietransitie versnelt. Partners in de World Energy Council in Nederland hebben hier samen onderzoek naar gedaan en hebben de resultaten samengevat in het rapport

Laat je verder inspireren

34 resultaten, getoond 1 t/m 5

Met strategische aanpak klimaatdoelstellingen haalbaar

Informatietype:
Nieuws
14 november 2022

Wereldwijd, maar ook in Nederland lopen we achter ten opzichte van de doelstellingen van Parijs. Maar het is zowel urgent als mogelijk om de doelen te halen. TNO pleit voor een integrale systeemaanpak en laat zien hoe we kunnen versnellen.

Doorbraak ontwikkeling elektrolysers: 200 keer minder iridium gebruikt

Informatietype:
Nieuws
24 oktober 2022

Groene waterstof, geproduceerd via elektrolyse met elektriciteit uit zon en wind, speelt een cruciale rol in de transitie van fossiele naar hernieuwbare energie. Iridium is een schaars materiaal dat op dit moment nog onmisbaar is in elektrolysers die werken met de veel gebruikte PEM (Proton Exchange Membrane)-technologie.

TNO Green Print Duurzame Circulaire Industrie

Informatietype:
Podcast
1 september 2022
3 afleveringen

In deze podcastreeks samen met NRC bespreken we wat de overheid kan doen om de Nederlandse industrie CO₂-neutraal te laten draaien.

Onderzoek TNO en EBN: Waterstofopslag op zee lijkt haalbaar

Informatietype:
Nieuws
11 juli 2022
Ondergrondse opslag van waterstof op zee lijkt technisch gezien een haalbare en relevante optie om te betrekken bij de planning en aanleg van het toekomstige energiesysteem. Dat is de belangrijkste bevinding van een studie van Energie Beheer Nederland (EBN) en TNO naar de haalbaarheid van ondergrondse opslag van waterstof op zee, in opdracht van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat. Voor de realisatie van de opslag moet wel aan een aantal randvoorwaarden worden voldaan en is nader onderzoek vereist.

Industriële energietransitie: energie én grondstoffen duurzaam maken

Informatietype:
Insight
4 juli 2022

Voor het halen van de klimaatdoelen in 2050 is een grote rol weggelegd voor de industrie. Om die volledig duurzaam te maken zijn twee zaken onlosmakelijk met elkaar verbonden: gebruik van duurzame energie en hergebruik van grondstoffen. Met name de procesindustrie en de chemie staan voor de opgave in de toekomst nuttige producten te blijven maken maar dan volledig duurzaam. TNO staat hen daarin bij met expertise van onder meer technologieën, circulariteit, businessmodellen en wet- en regelgeving in de vorm van een op maat gemaakte TNO Green Print.