ECN maakt van waterstofgas 'aardgas'

Petten, 8 oktober 1999

Het enige onomstreden onderscheid tussen mens en dier is de beheersing van het vuur door de mens, ofwel het rechtstreeks en doelgericht verbranden van koolstofverbindingen. In de negentiende en twintigste eeuw heeft de techniek van het stoken van vuren zich extreem verfijnd. Anno 2000 bedient ieder mens in dit deel van de wereld iedere dag met knopjes, kranen, handels en pedalen direct of indirect kleine en grote machines waarin onder beheerste omstandigheden vaak grote, hete en/of krachtige vuren worden gestookt. De enorme omvang van al dat vuur doet de eindigheid van de brandstofvoorraad en de kwalijkheid van de verbrandingsprodukten voelen. Koolzuurgas kon wel eens grondig het klimaat veranderen. ECN onderzoekt manieren om de efficiëntie en de schoonheid van de gebruikte processen en technieken te verbeteren. Het is niet uitgesloten dat waterstofgas in de 21ste eeuw een centrale rol zal gaan spelen als schone energiedrager. Maar het is een moeilijk gas, explosief en alleen met veel inspanning vloeibaar te maken.

ECN-onderzoeker Hamid Mozaffarian heeft onlangs een computermodel ontwikkeld van een technisch proces waarin gedroogde biomassa, houtschilfers, onder hoge temperatuur en druk reageert met waterstofgas, een techniek die hydrovergassing heet. Onder die omstandigheden blijken chemische evenwichten tussen koolstof, waterstofgas, koolmonoxide, kooldioxide, water en methaan zich zo gunstig in te stellen dat na een eenvoudige nabehandeling van het reactiemengsel in een zo geheten methaniseringsreactor synthetisch of substituut natuurlijk gas ontstaat, SNG, dat niet onderdoet voor het aardgas uit Slochteren. Tijdens het proces worden vaste resten en schadelijke gassen verwijderd. Het geproduceerde SNG zal een iets andere samenstelling dan aardgas hebben maar is even zwaar en brandt even goed. Het SNG zal dan ook toegevoegd kunnen worden aan het bestaande aardgasnet. Meer dan tachtig procent van de benodigde energie komt in het SNG terecht.

De uitkomsten van het model worden bij het Duitse bedrijf DMT getest. Voor de experimenten wordt wilgenzaagsel gebruikt. Blijken de verwachte resultaten te kloppen, dan wordt het mogelijk op plaatsen waar waterstofgas ontstaat SNG te maken uit biomassa en dat toe te voeren aan het aardgasnet. In de industrie gebeurt dat bijvoorbeeld bij de bereiding van chloor, alcohol en aceton. En op termijn zal waterstofgas op grote schaal worden geproduceerd op plekken waar elektriciteit goedkoop geleverd kan worden bijvoorbeeld door waterkrachtcentrales. De fossiele gasbel van Slochteren zal dan minder snel hoeven te slinken en uit nu nog onbruikbare produkten ontstaat een schone, koolzuur-neutrale bron van energie. Daarmee levert het proces een bijdrage aan de oplossing van twee grote problemen van de huidige vuurbeheersing door de mens.

Interview met Hamid Mozaffarian: 'We maken van waterstofgas een gas dat zo het aardgasnet in kan'

"Het grootste probleem met fossiele brandstoffen als het aardgas van Slochteren is misschien wel niet dat ze ooit opraken maar dat ze bij gebruik voor zoveel extra koolzuurgas in de atmosfeer zorgen. Ik heb wel eens horen zeggen dat 'zoals aan de steentijd geen eind kwam door een tekort aan steen, aan de 'fossiele brandstoffen'-tijd geen eind komt door gebrek aan brandstof'.

We verwachten veel van waterstofgas als energiedrager. Verbrand je dat dan krijg je water, meer niet. We voorzien dan ook de komst van een groot, internationaal waterstofnet, gevoed met waterstofgas uit water, geproduceerd met schone elektriciteit uit zon, wind en water. Alleen is het nog niet zover.

Het is duur om waterstofgas op die manier te maken en het kan alleen onder hoge druk en/of bij extreem lage temperatuur worden opgeslagen en getransporteerd. Daarom wordt ook veel verwacht van 'koolzuur-neutrale' oplossingen, zoals dat heet. Planten, en dus ook bomen, halen koolzuurgas uit de lucht. Stook je er een vuurtje mee, dan komt er koolzuurgas vrij. Wat eruit komt is nooit meer dan erin is gegaan. Gebruik je hout in je kachel dan werk je dus koolzuur-neutraal.

Fossiele brandstoffen als aardgas branden zo goed dankzij de chemische binding tussen koolstof- en waterstofatomen. Er wordt dan ook al lang gezocht naar manieren om waterstof aan koolstof te binden en het is bekend dat je synthetisch of substituut natuurlijk gas, SNG, kunt maken door waterstofgas over gloeiende kolen te leiden. Duitsers, Engelsen en Amerikanen slaagden daar in de jaren dertig voor het eerst in en in 1983 bouwden Duitse ingenieurs in Rheinbraun een installatie die 240.000 kilo kolen per dag in SNG kon omzetten.

Stel nu, dachten we, dat je waterstofgas, dat her en der in de industrie ontstaat en in de toekomst steeds meer geproduceerd zal worden, over gloeiende biomassa voert, schilfers van wilgen bijvoorbeeld, of zelfs afval. Krijg je dan een gas dat op aardgas lijkt? Zo ja, dan sla je vier vliegen in één klap. De gebonden waterstof is handelbaar, de berg afval wordt kleiner, het Groningse aardgas raakt minder snel op en het proces is koolzuur-neutraal. We hebben toen een computermodel gemaakt van een hy-drovergasser zoals dat heet waarin waterstof en biomassa konden reageren. Het model voorspelde een prachtige uitkomst. Het SNG zal minstens zo goed branden als aardgas en even schoon zijn. Het kan zo het bestaande gasnet in. Bovendien komt tachtig procent van de energie die je in het proces stopt, er als gas uit.

Hamid Mozaffarian

De uitkomst was zo verrassend dat we direct octrooi op ons ontwerp hebben aangevraagd. In de komende jaren zullen we het zowel in Nederlands als in Europees verband verder onderzoeken en, naar ik hoop, op afzienbare termijn ook echt bouwen. De belangstelling is groot."

Deel: ' ECN maakt van waterstofgas 'aardgas' '




Lees ook