Mark van Baal
In het Institute for Energy (IE) van het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie, de buurman van ECN, doen wetenschappers onderzoek naar biobrandstoffen.
Wie vandaag zijn auto vol tankt, heeft een liter of twee biobrandstof in zijn tank. De Nederlandse regering verplicht oliemaatschappijen namelijk om 3,75 procent biobrandstof bij te mengen. In 2020 moet dit percentage zijn opgelopen tot tien procent, anders haalt Europa zijn 2020-doelstellingen op het gebied van duurzame energie niet. Er is nog veel onderzoek nodig om biobrandstoffen die kunnen concurreren met fossiele brandstoffen, te ontwikkelen.
In de duinen bij Petten, naast de onderzoekscentra van ECN, werkt een internationaal gezelschap van het Institute for Energy (IE) van het Joint Research Centre (JRC) van de Europese Commissie. Naast het adviseren van de Europese Commissie, doet een deel van de 260 mensen onderzoek naar duurzame energiebronnen, koolstofdioxideafvang, -transport en -opslag (CCS) en nucleaire energie.
Eén van hen is de Engelsman David Baxter, een materiaalkundig ingenieur, die onderzoek doet naar biobrandstoffen. Biomassa kun je op twee manieren in biobrandstoffen omzetten, vertelt hij: biochemisch en thermisch. Hij werkt aan het laatste. Hij staat naast een zo’n twee meter hoge kolom die is ingepakt in grijs isolatiemateriaal. Naast de kolom staat een grote trechter waarin de biomassa kan worden gestort. De onderkanten van de trechter en de kolom zijn verbonden met een transportschroef die berkenhoutsnippers onderin de reactor duwt. In de reactor, een fluidised bed reactor, verbrandt de biomassa in een zandbed. Zuurstof en stoom wordt in het bed gespoten, waardoor het bed zich gedraagt als een turbulente vloeistof.
‘Het is een extreem snel en compact proces’, vertelt Baxter. Door een beperkte hoeveelheid zuurstof in te spuiten, verbrandt de biomassa op een temperatuur van zo’n 850 graden Celsius in het kleine reactorvat slechts gedeeltelijk. Bij deze vergassing ontstaat koolstofmonoxide (CO) en waterstof (H2),ook wel syngas genoemd. Het syngas kan vervolgens worden omgezet in methaan (CH4) of, met het Fischer-Tropschproces, in bijvoorbeeld vloeibare biodiesel. Bij gebruik van syngas bij elektriciteitsopwekking kunnen CO en H2 vóór verbranding worden gescheiden. Deze zogenoemde pre-combustion capture kost minder energie dan post-combustion capture.
‘Het grootste probleem van het vergassingsproces is teervorming’, vertelt Baxter. ‘Teer is een vieze substantie die leidingen verstopt en kleppen blokkeert.’ Hij zoekt dan ook naar katalysatoren die het teer, dat bestaat uit lange koolstofketens, in stukken breekt tot minder visceuze koolwaterstoffen. Ronde koolstofketens zijn het moeilijkst op te breken omdat ze eerst moeten worden opengebroken. Doel van het onderzoek is bovendien de efficiency van het proces te verhogen.
Het team van Baxter experimenteert met olivijn ((Mg,Fe)2SiO4) en nikkel als katalysatoren. ‘Ze zijn niet perfect. Het breekt teer af, maar het breekt ook zelf af’, zegt Baxter lachend. Verder varieert hij onder andere de zuurstof en stoomtoevoer en de mix van verschillende brandstoffen, bijvoorbeeld kolengruis en houtsnippers.
Onderzoekers van het Institute for Energy van het Joint Research Centre bij de biomassavergasser in Petten (beeld: JRC)
