Synthetische brandstoffen kunnen een cruciale rol gaan spelen bij het verduurzamen van het zwaar transport. Dat zegt althans TNO in een gisteren verschenen rapport. Deze zogeheten e-fuels zijn te produceren met duurzaam opgewekte stroom en CO2 die uit de lucht of fabrieksschoorstenen wordt gewonnen.
Ons consumptiegedrag moet binnen een paar decennia CO2-vrij worden. Van alle CO2-uitstoot nemen vervoer en het transport van goederen een flink deel voor hun rekening, ongeveer een kwart. Die CO2 komt vrij bij onze autoritten, onze reizen met het vliegtuig en bij de zeeschepen die onze spullen uit China brengen.
Bij het verduurzamen van de transportsector zijn de eerste stapjes inmiddels gezet. Personenauto’s worden langzamerhand vervangen door exemplaren met een elektrische motor. Mits de stroom hiervoor duurzaam is opgewekt, rijd je dan CO2-vrij rond. En ook voor vrachtwagens die kleine afstanden afleggen (zeg: tussen distributiecentrum en de supermarkt) is ‘elektrisch’ een goede optie. Maar wat te doen met al die andere vervoermiddelen, die nu zo zwaar leunen op fossiele brandstoffen?
Synthetische brandstoffen
Op die vraag geeft TNO antwoord met de resultaten van een onderzoek dat gisteren werd gepresenteerd, en waarbij 26 bedrijven en instellingen uit de logistieke en chemische sector waren betrokken.
Het laat zien dat e-fuels een belangrijke rol kunnen gaan spelen bij het vervoer van de toekomst. ‘E-fuels’ staat voor: synthetische brandstoffen die zijn geproduceerd met elektriciteit, zoals synthetische methanol, diesel, LNG (liquefied natural gas) en kerosine.
Stuk voor stuk zijn dit brandstoffen die nu nog worden gemaakt op basis van olie- en gasproducten die uit de grond worden gehaald. Oliebedrijven zetten die in grote raffinaderijen om in verschillende producten.
Grote elektrolyse-apparaten
Het maken van e-fuels gaat heel anders, zoals te zien is in onderstaande figuur. Het proces begint met duurzame elektriciteit, opgewekt door windmolens of zonnepanelen (of naar smaak met aardwarmte of kernenergie). Die groene stroom gaat naar grote elektrolyse-apparaten die water ontleden in waterstof en zuurstof.
De waterstof gaat door naar een fabriek waar de synthese plaatsvindt met CO2 tot de verschillende synthetische koolwaterstoffen: e-methanol, e-diesel, e-LNG en e-kerosine. Via een soortgelijke route — maar dan met stikstof in plaats van koolstof — is e-ammoniak te produceren.
E'tje in de naam
Deze brandstoffen hebben dan wel een e’tje in de naam (van 'elektriciteit'), maar ze verschillen niet wezenlijk van hun fossiele broertjes. Of de ketens van koolstof- en waterstofatomen nu in de fabriek worden gemaakt, of zijn ontstaan doordat organisch materiaal miljoenen jaren onder de grond zat, dat maakt niet uit. ‘Voor het molecuul maakt het niet uit waarvan het gemaakt is’, zei TNO-onderzoeker Richard Smokers gisteren in een webinar. ‘Neem e-kerosine, dat is vaak zelfs beter dan fossiele kerosine, het heeft betere eigenschappen.’
Nuancering
Het onderzoek van TNO is nogal omvangrijk (lees het witboek dat de onderzoekers schreven, pdf-bestand), maar een van de belangrijkste resultaten is de nuancering dat niet elke synthetische brandstof voor elke soort vervoer geschikt is. Helemaal nieuw is dit inzicht niet, maar dit kan overheid en industrie wel richting geven bij beleidskeuzes en het ontwikkelen van bepaalde processen.
Zo is waterstof zelf prima geschikt om binnenvaartschepen en kleine veerboten op te laten varen (lees ook: ‘Scheepvaart omarmt elektrische aandrijving’), maar is het gas minder geschikt om zeeschepen aan te drijven die een paar duizend kilometer afleggen. Die zouden zulke grote hoeveelheden waterstof nodig hebben, dat de opslag van het gas te veel ten koste zou gaan van het aantal containers dat op het schip past.
Brand
Ander voorbeeld: een brandstof als e-ammoniak lijkt juist nuttig te zijn voor dergelijke zeeschepen, maar je kunt er beter geen vrachtwagens mee aandrijven. ‘Technisch gezien is dit best mogelijk, maar ammoniak wordt gezien als onveilig voor deze vervoermiddelen’, zegt Smokers. ‘Dat komt doordat vrachtwagens door tunnels rijden en soms in gebouwen komen. Mocht daar brand uitbreken, dan wil je geen ammoniak aan boord hebben.’
Maasvlakte 2
TNO heeft ook gerekend aan de productiecapaciteit van dergelijke e-fuels. Als Nederland ervoor kiest om alle e-fuels die nodig zijn voor zwaar transport in eigen land te produceren, dan is daarvoor naar schatting jaarlijks meer dan 2000 petajoule aan elektriciteit nodig. Dit vergt windparken op een behoorlijk deel van de Nederlandse Noordzee. En alle fabrieken die met die stroom de e-fuels produceren, zouden een oppervlakte in beslag nemen van 60 procent van Maasvlakte 2, bij Rotterdam.
‘Gezien die eisen en omdat het heel duur is de huidige infrastructuur hierop aan te passen, zal het waarschijnlijk noodzakelijk worden groene elektriciteit, waterstof of synthetische brandstoffen te importeren’, zegt Martijn de Graaff van VoltaChem in een persbericht. En dit heeft weer gevolgen voor het raffinagecluster in Rotterdam. ‘Hoewel 2050 ver weg is, moeten we ons daar nu al op gaan voorbereiden.’
Horden
Het rapport van TNO en partners geeft weliswaar een inkijkje in de toekomst van het zwaar transport, maar voordat e-fuels breed worden gebruikt, zijn er nog wel wat horden te nemen. Een belangrijke: waar haal je de CO2 vandaan die bij de synthese tot brandstof nodig is? Uit de lucht is een mogelijkheid, maar de technologie die het mogelijk maakt om CO2-moleculen uit de lucht te pikken, staat nog in de kinderschoenen (lees ook: ‘CO2 afvangen in IJsland blijkt lastig’). Een betere optie is om de CO2 die uit fabrieksschoorstenen komt te pakken, want daar is de concentratie van het broeikasgas vele malen hoger dan in de lucht.
Verder lezen
Het witboek van TNO, VoltaChem en Smartport heeft meer details (pdf-bestand).
Openingsfoto: Tankbeurt bij een vliegtuig. Ook de luchtvaart zal in de toekomst moeten overgaan op synthetische brandstoffen om te verduurzamen. Foto depositphotos.com
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.