Versnelling elektrochemische CO2-conversie en ontwikkeling toepassingen via mierenzuur

Impuls van CO2-conversie naar mierenzuur

Het vierjarige project heeft onlangs financiering ontvangen via de RVO MOOI-regeling, wat leidt tot een totale projectomvang van bijna zes miljoen euro. Volgens projectleider Erwin Giling (TNO) geeft dit project een broodnodige impuls aan verschillende aspecten van elektrochemische CO2-conversie naar mierenzuur.

“Omdat mierenzuur het eenvoudigste molecuul is dat via elektrochemische CO2-conversie kan worden geproduceerd, stond het al eerder centraal in R&D-activiteiten van TNO en diverse andere organisaties. Toch is er nog veel ontwikkelwerk nodig om de kerntechnologie naar een hoger TRL-niveau te brengen.”

Nieuwe downstream-routes via mierenzuur

Het relatief lage elektriciteitsverbruik voor de conversie van CO2 naar mierenzuur bij lage temperatuur biedt grote kansen voor elektrochemische CO2-valorisatie. Toch zijn dergelijke technologieën nog niet bewezen op TRL-niveaus boven 5.

Volgens senior business developer Monalisa Goswami: “De markt voor mierenzuur op zich is vandaag de dag nog bescheiden. Het wordt gebruikt als conserveermiddel, voor de productie van chemische intermediairen, in leerlooierij, farmaceutische toepassingen, enzovoort.

De nieuwe downstream-routes waarbij mierenzuur of formiaat wordt ingezet als platformmolecuul, kunnen echter leiden tot nieuwe markten. Waterstofdragers en duurzame vliegtuigbrandstof (SAF) zijn de twee routes die in dit project worden ontwikkeld. Dit kan de businesscase voor elektrochemische CO2-conversie naar mierenzuur in de toekomst aantrekkelijk maken.”

Consortium ontwikkelt kerntechnologie en downstream-routes

In dit project ontwikkelen TNO en GAFT respectievelijk een lage- en hogedruktechnologie om CO2 om te zetten naar formiaat. Een cruciale processtap is de omzetting van formiaat naar mierenzuur. Deze ontwikkeling wordt uitgevoerd door Water Future, met behulp van elektrodialyse met bipolaire membranen (ED-BPM).

De Universiteit Twente draagt hieraan bij met de ontwikkeling van nieuwe, zeer waterdoorlatende en kostenefficiënte bipolaire membranen. GAFT zal daarnaast een geïntegreerd pilotsysteem ontwerpen en ontwikkelen waarin hogedruk-CO2-conversie en formiaatverwerking naar mierenzuur worden gecombineerd.

Voor de nieuwe downstream-toepassingen ontwikkelt DENS een dehydrogeneringsreactor om mierenzuur om te zetten naar waterstof en elektriciteit. Zo’n systeem kan bijvoorbeeld worden toegepast in een standalone energievoorziening als alternatief voor batterijen.

De andere toepassingsroute richt zich op duurzame vliegtuigbrandstof (SAF): hierbij wordt formiaat verwerkt in een fermentatiereactor, waarbij vetzuren worden geproduceerd die een hoogwaardige grondstof vormen voor SAF-synthese. Deze route wordt in samenwerking met GAFT verkend.

Langetermijnvisie

Het eCO2FORM-project heeft als doel mierenzuur te produceren in concentraties van 50% en 85% – waarbij 85% de industriestandaard is. De uitdaging ligt in het concurrerend zijn met fossiel-gebaseerd mierenzuur dat nu al op de markt is.

Giling: “Met eCO2FORM willen we technologieën ontwikkelen die binnen 10 jaar in de industrie toegepast kunnen worden. Om de kans op succes te vergroten, bouwen we met dit consortium aan een ‘mierenzuurecosysteem’, waarin gezamenlijk de meest veelbelovende gebruiksroutes worden ontwikkeld.

Verschillende partijen werken al een decennium aan duurzaam mierenzuur, en we weten dat het moeilijk zal zijn te concurreren met fossiele routes. Daarom zal vraagcreatie, ondersteund door beleid, cruciaal zijn om marktintroductie te versnellen.”