Katalysator bespaart CO2 bij productie diesel uit kolen
Een nieuwe katalysator maakt de productie van diesel uit kolen efficiënter en zorgt dat er minder CO2 bij vrijkomt. Vooral in landen met grote kolenvoorraad, waaronder China, is diesel uit kolen een van de energie-opties.
De katalysator is ontwikkeld in een samenwerkingsproject van Chinese universiteiten en de TU Eindhoven, aldus het web-bericht van de universiteit. De katalysator zorgt ervoor dat er bij het omzetten van kolen naar diesel minder CO2 vrijkomt en dat het proces efficiënter verloopt.
Kolenvergassing
Die omzetting gebeurt in verschillende stappen: eerst worden de kolen vergast door het in poedervorm door een heet mengsel van zuurstof en stoom te blazen, waarbij er een gasmengsel (syngas) ontstaat van kooldioxide, koolmonoxide en waterstof. Vervolgens gaat dat syngas in een reactor waar de koolmonoxide en waterstof worden omgezet in de koolwaterstof diesel, door middel van het zogeheten Fischer-Tropsch proces.
Katalysator
Voor die omzetting is een katalysator nodig, maar de bestaande zijn niet erg selectief: ze produceren niet alleen diesel, maar uit 30 % van het toegevoerde gas ook CO2. De nieuwe katalysator is veel selectiever, en zet hooguit 5 % van het gas om in CO2 en levert dus ook meer diesel op.
Het resultaat is te danken aan nauwkeurig onderzoek naar de werking van de katalysator. IJzerverbindingen zijn daarvoor een veelgebruikt materiaal, die meestal bestaan uit een mix van zuiver ijzer, ijzeroxide en ijzer-carbide. Vooral dat laatste materiaal is voor de omzettingsreactie van syngas naar koolwaterstoffen essentieel. Door nu een katalysator te maken van vrijwel zuiver ijzercarbide kregen de onderzoekers van de Chinese Universiteiten en de TU Eindoven een omzettingsreactie met veel minder CO2-productie.
Minder energie
Zo’n zuivere reactie heeft twee voordelen: gemengd met koolwaterstoffen is de CO2 uit het Fischer-Tropsch proces lastig te scheiden, vermindering ervan leidt tot minder CO2-uitstoot. Dat wil overigens niet zeggen dat het hele omzettingsproces CO2-arm is: bij de voorbehandeling van het syngas komt ook CO2 vrij, maar die is in vrijwel zuivere vorm beschikbaar en gemakkelijk te scheiden, en eventueel op te slaan.
Het tweede voordeel is dat het proces om koolwaterstoffen te maken minder energie nodig heeft als er minder CO2 wordt geproduceerd, met de nieuwe katalysator scheelt dat al gauw zo’n 20 %.
Brandstof blijft fossiel
Uiteraard komt bij het verbranden van de diesel ook weer CO2 vrij. ‘We zijn ons ervan bewust dat onze nieuwe technologie bijdraagt aan het gebruik van fossiele brandstoffen die zijn gebaseerd op kolen’, vertelt hoofdonderzoeker, hoogleraar Emiel Hensen van de TU Eindhoven, in het webbericht. ‘Maar het is zeer waarschijnlijk dat landen met veel kolen hun voorraden zullen blijven benutten in de komende decennia. We willen ze helpen om dit zo duurzaam mogelijk te doen.’
Chinese kolenvoorraad
Dat verklaart de Chinese betrokkenheid bij het onderzoek: het land wil zijn grote kolenvoorraad ook anders ten nutte maken dan alleen via verbranden in elektriciteitscentrales, en het wil afhankelijkheid van de import van olie verminderen. Een van de mogelijkheden is de omzetting van kolen in brandstoffen, de zogeheten coal-to-liquids. De nieuwe katalysator maakt het mogelijk de uitstoot van de CO2 tijdens het omzettingsproces beter te beheersen.
In welke mate kolen daadwerkelijk op grote schaal gebruikt gaan worden om er diesel van te maken is overigens nog hoogste onzeker, en is onder meer afhankelijk van de olieprijs. Volgens de meeste recente Energy Outlook van olieconcern BP zal de vraag naar olie tot 2030 nog toenemen, en daarna gaan dalen, onder andere door de opkomst van elektrisch vervoer. Wat dit gaat betekenen voor de olieprijs in relatie tot de duurdere synthetische diesel is hoogst onzeker.
Openingsfoto: de coal-to-liquid fabriek in het noordwesten van de Chinese Ningxia Hui Autonome regio, in 2016 in bedrijf genomen. Foto China News.
More articles
