In Zweden is vandaag begonnen met een proefproject, waarbij op een nieuwe manier CO2 van een staalfabriek wordt afgevangen. Het proces is ontwikkeld door het Nederlandse energiecentrum ECN.   

De technologie moet ervoor zorgen dat de koolstofuitstoot van de ijzer- en staalindustrie flink omlaag gaat. Het project van ECN draait nu in het onderzoeksinstituut voor staalproductie Swerea MEFOS, in het Noordzweedse Luleå. Het gaat om een Europees samenwerkingsproject, vandaar de combinatie tussen ECN-Swerea.

Het SEWGS-proces (Sorption Enhanced Water-Gas Shift), zoals ECN het noemt, richt zich op de rookgassen die vrijkomen bij de staalproductie. Die bestaan voor een kwart uit CO2, voor een kwart uit CO en voor de helft uit stikstof (N2). ECN richt zich specifiek op het CO – waar nog energie in zit – en niet op het energetisch vrijwel uitgeputte CO2. Milieuwinst is er dan echter nog steeds, aangezien staalfabrikanten het CO anders alsnog in CO2 omzetten door het te verbranden voor elektriciteits- of warmteproductie.


Van water naar gas

SEWGS (spreek uit ‘sieweks’) combineert de hoogovengassen bij een temperatuur rond 400 °C met stoom, zodat de zogenoemde water-gas-shift-reactie op gang komt:

CO + H2O ↔ CO2 + H2.

Die evenwichtsreactie loopt voortdurend heen en weer, waardoor de concentratie van de vier stoffen constant blijft. ‘Van links naar rechts wordt de energie uit het CO door het H2 overgenomen’, zegt dr.ir. Jaap Vente, innovatiemanager bij ECN. ‘Dat waterstofgas is een chemische bouwsteen waarmee van alles is te maken. Het mooie is dat we twee vliegen in één klap kunnen slaan door de reactie te combineren met het afvangen van het CO2.’ Niet alleen komt die stof daardoor niet meer in de lucht, ook verstoort het afvoeren van CO2 en H2 het concentratie-evenwicht. Het mengsel streeft ernaar het evenwicht te herstellen door extra CO2 en H2 te vormen, en dat verhoogt de opbrengst. Uiteindelijk wordt zo al de koolmonoxide omgezet in CO2.

Het CO2 dat bij de reactie ontstaat wordt afgevangen en kan in principe ergens worden opgeslagen, wat bij de proef overigens niet gebeurd. Deze CO2, die bij het normale verbrandingsproces de lucht in gaat, zal bij afvang niet bijdragen aan de broeikasuitstoot. Dat levert dan dus een besparing van 50 procent van de CO2-uitstoot van het hogovenproces. Bovendien SEWGS een bruikbare energiebron op in de vorm van waterstof. Die wordt nu in Luleå gebruikt voor het omzetten van biomassa.


Klei vangt CO2

Voor het afvangen gebruikt SEWGS een kleiachtig materiaal, hydrotalciet, in de vorm van pillen waar het gasmengsel langs stroomt. Is de klei verzadigd, dan wordt stoom door de reactor gepompt om het CO2 los te maken en af te voeren voor opslag. Die afwisseling van adsorptie en desorptie is kenmerkend voor CO2-afvanginstallaties en vraagt altijd een flinke hoeveelheid warmte. Dat is de belangrijkste reden waarom zulke installaties niet populair zijn bij eigenaren van kolen- en gascentrales: er gaan algauw tientallen procenten van de net opgewekte energie in zitten.

‘Bij SEWGS valt de warmtebehoefte echter relatief mee, omdat er maar weinig stoom nodig is om het CO2 te verdrijven’, zegt Vente. ECN claimt dat het afvangen 50 % minder energie vergt  en 25 % minder kost. Het proefproject moet dit nu gaan aantonen. Tijdens de proef gaat de installatie 14 ton CO2 per dag afvangen.

Dat afvangen zou natuurlijk ook met de CO2 in de rookgassen van de staalfabriek kunnen, maar het aantrekkelijke van SWEGS is dat er tegelijkertijd waterstof wordt geproduceerd, een nuttige energiedrager.