CO2 omzetten in mierenzuur en dat gebruiken als brandstof

9 mei 2017Er werd al geëxperimenteerd met de omzetting van CO2 in mierenzuur, maar binnen het innovatieprogramma VoltaChem zal het nu op grote schaal geprobeerd gaan worden, op weg naar een industriële toepassing. Maar prof. dr. Wim Turkenburg is ervan overtuigd dat er een ‘faliekante denkfout’ wordt gemaakt.

Uit een persbericht van VoltaChem
‘(…) Kooldioxide (CO2) is vooral bekend als broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Minder bekend is dat het ook een grondstof kan vormen voor de productie van hernieuwbare brandstoffen en chemicaliën. In een consortium van Shared Innovation Program VoltaChem werken zes partners de komende 2 jaar aan een project waarin CO2 met duurzaam opgewekte elektriciteit op grote schaal wordt omgezet in mierenzuur. Dit kan worden ingezet als brandstof, als conserveringsmiddel in diervoeders, voor energieopslag en als chemische bouwsteen. Het resultaat: lagere productiekosten, een lagere CO2-uitstoot en een bijdrage aan het duurzame energiesysteem van de toekomst.

Recycling van CO2 
Tot op heden wordt mierenzuur – zo genoemd omdat mieren en andere insecten het kunnen produceren – vrijwel uitsluitend geproduceerd uit fossiele grondstoffen. Op laboratoriumschaal is eerder aangetoond dat mierenzuur ook kan worden geproduceerd met behulp van CO2 en elektriciteit: directe elektrochemische conversie van CO2. Daarbij wordt eerst water met elektriciteit omgezet in waterstof en zuurstof. De waterstof wordt vervolgens direct gebruikt om de CO2 met behulp van elektriciteit om te zetten in mierenzuur.

Op weg naar industrieel proces
Dit nieuwe project zet de volgende stap in de ontwikkeling naar een industrieel proces. Eind 2017 wordt er een elektrochemische reactor opgeleverd die op kleine schaal continu mierenzuur kan produceren met gebruik van fluctuerende hoeveelheden hernieuwbare  energie (zon en wind). Op basis van deze resultaten wil VoltaChem vervolgens in 2018 aantonen dat het proces ook op industriële schaal kan worden toegepast.

CO2-neutraal mierenzuur
Door CO2 als grondstof te benutten en door duurzaam opgewekte energie te gebruiken, ontstaat CO2-neutraal mierenzuur. Een ander voordeel is dat je mierenzuur kunt gebruiken als vloeibaar en relatief veilig opslagmedium voor waterstof, bijvoorbeeld als brandstof in voertuigen. Waterstofgas heeft namelijk als nadeel dat je het onder hoge druk moet vervoeren en opslaan en dat het erg brandbaar is. Tot slot kun je mierenzuur gebruiken om duurzame energie op te slaan als er een overproductie van wind- of zonne-energie is.

Innovatieprogramma VoltaChem
Dit project wordt uitgevoerd onder de vlag van Shared Innovation Program VoltaChem: een initiatief van de Topsector Chemie waarbinnen bedrijven en onderzoeksinstellingen werken aan de elektrificatie van de chemische industrie. Fossiele energie en -grondstoffen worden daarbij vervangen door hernieuwbare bronnen zoals wind, zon en biomassa voor de productie van grondstoffen. Dit moet de chemische industrie competitiever, innovatiever en duurzamer maken.

Zes samenwerkende partijen
In het project ‘Power-2-FA: Direct electrochemical conversion of CO2 to formic acid’ werken de volgende zes partijen de komende 2 jaar samen:

  1. TNO is vanuit VoltaChem projectcoördinator en gaat onderzoeken hoe mierenzuur op basis van CO2 met behulp van duurzame elektriciteit op grote schaal betaalbaar in een continu industrieel proces geproduceerd kan worden. TNO kijkt ook naar de invloed van een fluctuerend elektriciteitsaanbod op de efficiëntie van het systeem.
  2. Coval Energy heeft een innovatieve elektrochemische technologie ontwikkeld om mierenzuur te produceren uit CO2. en zal samen met TU Delft op kleine schaal demonstreren dat de technologie geschikt is om mierenzuur met de benodigde kwaliteit en snelheid te produceren. Daarna wordt gekeken naar industriële opschaling.
  3. TU Delft zal tests uitvoeren met de kleinschalige opstelling en zal voor de optimalisatie van de mierenzuurproductie fundamentele expertise en geavanceerde rekenmodellen inzetten op het gebied van elektrochemische reacties en materialen, en opschaling.
  4. CE Delft gaat een studie uitvoeren naar de gehele keten, van mierenzuurproductie tot toepassing, inclusief een levenscyclusanalyse (LCA). Zij gaan na wat ervoor nodig is om de koolstofcyclus sluitend te krijgen en wat de potentiële impact van de productie van mierenzuur is op het energiesysteem van Nederland.
  5. Mestverwerking Friesland wil CO2 uit haar mestverwerkings- en biogasinstallaties omzetten naar het waardevolle product mierenzuur. In het project wordt nagegaan hoe gas uit de biogasinstallaties van Mestverwerking Friesland kan worden ingezet als CO2-bron.
  6. Team FAST is een TU/e studententeam dat een stadsbus wil laten rijden op mierenzuur. Het eerste 1 meter schaalmodel is gerealiseerd en in juli zullen zij ’s werelds eerste bus op mierenzuur laten rijden. De duurzame productie van mierenzuur is daarbij essentieel.

De complete keten van CO2-bron tot eindproduct en van fundamenteel tot toegepast onderzoek is dus in dit unieke project vertegenwoordigd. De doelstelling van VoltaChem is daarbij om de kennis die in dit project wordt opgedaan breder in te zetten ten behoeve van industriële elektrificatie om zo in de toekomst de uitstoot van broeikasgassen drastisch te verminderen en tegelijkertijd een bijdrage te leveren aan een duurzaam energiesysteem.
Dit project wordt mede gefinancierd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO). (…)’

‘Faliekante denkfout’

Wim Turkenburg: ‘Spookrijden op de weg naar nul-emissie van CO2’

In januari waarschuwde prof. dr. Wim Turkenburg in FluxEnergie al voor ‘een faliekante denkfout’ rond deze techniek:
‘(…) Van vele kanten liggen er nu voorstellen om te streven naar hergebruik van fossiel CO2. Zelfs de Energieagenda van minister Kamp wil het promoten. Heel sterk is het pleidooi om er brandstof van te maken door de CO2 te verbinden met waterstof dat met elektriciteit uit zonnecellen of windturbines is geproduceerd. Je zou er dan methaan (CH4) van kunnen maken en dit gas bijvoorbeeld voor het verwarmen van huizen kunnen gebruiken. Je zou er ook methanol of mierenzuur van kunnen maken en daarop auto’s kunnen laten rijden. Echter, voorstanders van zo’n ontwikkeling maken een faliekante denkfout. Door deze toepassingen komt de fossiele CO2 alsnog in de lucht. Dit moeten we nu juist voorkomen als we het klimaatvraagstuk op een houdbare wijze willen oplossen!

Fossiel CO2 gebruiken om er brandstoffen van te maken die je in huishoudens of in de transportsector kunt inzetten, kan worden gekenschetst als spookrijden op de weg naar nul-emissie. Je denkt de goede kant op te rijden, maar in werkelijkheid rijd je tegen de stroom in.

Om op nul-emissie uit te komen, kan in principe hergebruik van fossiel CO2 alleen worden toegestaan wanneer de fossiele koolstof in de CO2 voor eeuwig wordt vastgelegd. Omzetten in een bouwmateriaal, bijvoorbeeld door mineralisatie van de CO2, is dus wel een verantwoorde route. In de praktijk zal echter vrijwel alle fossiele CO2 moeten worden afgevangen en ondergronds opgeslagen, mits op veilige wijze. Ook staalfabrieken zullen dit moeten doen. Daarnaast zal men naarstig op zoek moeten gaan naar andere energiedragers dan fossiele brandstof. (…)’

Bronnen
VoltaChem, 9 mei 2017: Driving on CO2: VoltaChem scales up sustainable production of formic acid
Website VoltaChem
FluxEnergie, 25 januari 2017: Wim Turkenburg: ‘Spookrijden op de weg naar nul-emissie van CO2’

Auteur: Redactie

Reageren op dit artikel is niet mogelijk.