Waterstof als schone brandstof is nog toekomstmuziek, maar de stof speelt nu al een belangrijke rol in schonere industriële processen.,,Chemici discussieerden de afgelopen maanden over de vraag welk stofje het molecule van de twintigste eeuw genoemd mag worden.
Share
Het molecule van de eenentwintigste eeuw is nu al bekend. Dat is waterstof.” Prof.dr.ir. K. de Jong, hoogleraar anorganische chemie en katalyse in Utrecht, zegt het zonder enige twijfel in zijn stem.
De Jong spreekt tijdens het door het Technologische Gezelschap georganiseerde symposium ‘The New H2‘. Hij sluit met zijn stelling mooi aan bij de titel van het symposium, die uitgesproken immers klinkt als ‘The New Age’ – het nieuwe tijdperk.
De Utrechtse hoogleraar toont getallen over het wereldwijde energieverbruik in 1910 en 1990. Niet alleen de vertienvoudiging van het gebruik valt op. Ook verschoof de herkomst van de energie van steenkool naar olie en gas. ,,Er is een tendens naar brandstoffen die meer waterstof bevatten. Naarmate er meer waterstof in brandstoffen zit, worden ze vloeibaarder en zelfs gasvormig. Naar verwachting gebruiken we in 2060 alleen nog aardgas en zonne-energie, die via elektriciteit in waterstofgas omgezet kan worden”, voorspelt De Jong.
fotobmw.gif Deze BMW en shuttlebus maken deel uit van een demonstratie-wagenpark dat op het vliegveld van München op waterstof rijdt
Foto: BMW AG
Efficiënt
Grootschalig gebruik van waterstofgas als brandstof is nu nog niet aan de orde. M. Josten, procestechnoloog bij BP, toont een foto van felblauwe BMW. ,,Deze auto willen jullie vast wel hebben, niet?”, vraagt hij het publiek. ,,Wil je hem nog als je weet dat je naar München moet rijden om hem bij te tanken?” De auto die Josten toont maakt deel uit van een demonstratie-wagenpark dat op het vliegveld van München op waterstof rijdt.
Naast de afwezigheid van een distributienetwerk kent waterstof nog een groot nadeel: het gas is moeilijk op te slaan. Pas bij een heel lage temperatuur of onder hoge druk wordt het vloeibaar. Hierdoor kost de opslag veel energie. De Jong werkt met zijn onderzoeksgroep aan een oplossing van dit probleem. Hij probeert waterstof niet-chemisch aan het oppervlak van koolstof te binden. ,,Gebruik van bepaalde koolstof-nanofibers maakt het mogelijk grote hoeveelheden waterstof op te slaan in een klein beetje koolstof”, meldt de hoogleraar.
Toch kunnen auto’s al op korte termijn op waterstof gaan rijden. De auto’s tanken dan gewoon benzine, maar die wordt niet in de motor verbrand. In plaats daarvan wordt de benzine via drie chemische reacties omgezet in koolstofdioxide en waterstof. De waterstof reageert vervolgens in een zogeheten ‘brandstofcel’ met zuurstof tot water, een reactie waarbij elektriciteit vrijkomt. Die drijft een elektromotor aan. ,,Dit leidt tot een veel efficiënter brandstofverbruik”, zegt De Jong.
Dat mag ook wel, want de huidige automotor is een grote energieverkwister. De Jong: ,,Als je een bron-tot-wiel analyse maakt van benzine, dan zie je dat je na het winnen, raffineren entransporteren van olie nog tachtig procent van de energie overhoudt. Vervolgens zet de automotor maar tien procent van de oorspronkelijke energie om in beweging.”
‘Puur’
De rol van waterstof in de brandstofindustrie gaat verder dan een toekomstige rendementsverhoging van de automotor. Op dit moment wordt waterstof al op grote schaal gebruikt om benzine en diesel te ontdoen van zwavel % een veroorzaker van zure regen – en van zogenoemde ‘aromaten’. Dit zijn ringvormige, vaak giftige koolstofmoleculen.
De automobilist merkt niets van deze toepassing van waterstof, want het schoner maken van zijn benzine speelt zich geheel af binnen de olieraffinaderijen. Tenminste, binnen de moderne raffinaderijen zoals die van Shell in Pernis.
Shell voltooide in 1997 een drie miljard gulden kostende verjongingsoperatie van deze bijna zeventig jaar oude installatie. Sindsdien zet de raffinaderij de trend wat betreft de productie van ‘pure’ benzine. ,,We lopen hiermee vooruit op steeds strengere milieueisen die aan brandstoffen gesteld worden. Zo moet in 2005 de zwavelinhoud van benzine met een factor drie omlaag en die van diesel zelfs met een factor zeven”, verklaart dr. Van Wechem, technologiemanager van Shell de investeringen.
Het schoonmaken van benzine gebeurt in ‘hydrocracking units’. Dit zijn reactoren, waarin waterstofatomen de zwavelatomen in de benzine verdringen en grote koolstofmoleculen in kleinere opbreken. De benodigde waterstof voor dit proces wordt binnen de raffinaderij zelf geproduceerd. Dit gebeurt door vergassing van het stroperige residu dat overblijft na de distillatie van kerosine, benzine en diesel uit aardolie.
Bij vergassing van het olieresidu ontstaat naast waterstof ook veel koolstofdioxide, het inmiddels beruchte broeikasgas. Maar, om Cruijffs beroemde uitspraak om te keren, elk nadeel heeft z’n voordeel. Omdat de koolstofdioxide in erg zuivere vorm vrijkomt, kan het gebruikt worden. Van Wechem: ,,Via een in onbruik geraakte oliepijplijn willen we de koolstofdioxide naar het Westland transporteren. Tuinders verstoken ’s zomers aardgas om hun planten van koolstofdioxide te voorzien. Door ons afvalgas aan hen te leveren besparen we dus energie.”
De conclusie is duidelijk: waterstof is in. Maar eigenlijk is er niets nieuws onder de zon, want op welke brandstof draait de motor van ons zonnestelsel al sinds jaar en dag? Precies.
Waterstof als schone brandstof is nog toekomstmuziek, maar de stof speelt nu al een belangrijke rol in schonere industriële processen.
,,Chemici discussieerden de afgelopen maanden over de vraag welk stofje het molecule van de twintigste eeuw genoemd mag worden. Het molecule van de eenentwintigste eeuw is nu al bekend. Dat is waterstof.” Prof.dr.ir. K. de Jong, hoogleraar anorganische chemie en katalyse in Utrecht, zegt het zonder enige twijfel in zijn stem.
De Jong spreekt tijdens het door het Technologische Gezelschap georganiseerde symposium ‘The New H2‘. Hij sluit met zijn stelling mooi aan bij de titel van het symposium, die uitgesproken immers klinkt als ‘The New Age’ – het nieuwe tijdperk.
De Utrechtse hoogleraar toont getallen over het wereldwijde energieverbruik in 1910 en 1990. Niet alleen de vertienvoudiging van het gebruik valt op. Ook verschoof de herkomst van de energie van steenkool naar olie en gas. ,,Er is een tendens naar brandstoffen die meer waterstof bevatten. Naarmate er meer waterstof in brandstoffen zit, worden ze vloeibaarder en zelfs gasvormig. Naar verwachting gebruiken we in 2060 alleen nog aardgas en zonne-energie, die via elektriciteit in waterstofgas omgezet kan worden”, voorspelt De Jong.
fotobmw.gif Deze BMW en shuttlebus maken deel uit van een demonstratie-wagenpark dat op het vliegveld van München op waterstof rijdt
Foto: BMW AG
Efficiënt
Grootschalig gebruik van waterstofgas als brandstof is nu nog niet aan de orde. M. Josten, procestechnoloog bij BP, toont een foto van felblauwe BMW. ,,Deze auto willen jullie vast wel hebben, niet?”, vraagt hij het publiek. ,,Wil je hem nog als je weet dat je naar München moet rijden om hem bij te tanken?” De auto die Josten toont maakt deel uit van een demonstratie-wagenpark dat op het vliegveld van München op waterstof rijdt.
Naast de afwezigheid van een distributienetwerk kent waterstof nog een groot nadeel: het gas is moeilijk op te slaan. Pas bij een heel lage temperatuur of onder hoge druk wordt het vloeibaar. Hierdoor kost de opslag veel energie. De Jong werkt met zijn onderzoeksgroep aan een oplossing van dit probleem. Hij probeert waterstof niet-chemisch aan het oppervlak van koolstof te binden. ,,Gebruik van bepaalde koolstof-nanofibers maakt het mogelijk grote hoeveelheden waterstof op te slaan in een klein beetje koolstof”, meldt de hoogleraar.
Toch kunnen auto’s al op korte termijn op waterstof gaan rijden. De auto’s tanken dan gewoon benzine, maar die wordt niet in de motor verbrand. In plaats daarvan wordt de benzine via drie chemische reacties omgezet in koolstofdioxide en waterstof. De waterstof reageert vervolgens in een zogeheten ‘brandstofcel’ met zuurstof tot water, een reactie waarbij elektriciteit vrijkomt. Die drijft een elektromotor aan. ,,Dit leidt tot een veel efficiënter brandstofverbruik”, zegt De Jong.
Dat mag ook wel, want de huidige automotor is een grote energieverkwister. De Jong: ,,Als je een bron-tot-wiel analyse maakt van benzine, dan zie je dat je na het winnen, raffineren entransporteren van olie nog tachtig procent van de energie overhoudt. Vervolgens zet de automotor maar tien procent van de oorspronkelijke energie om in beweging.”
‘Puur’
De rol van waterstof in de brandstofindustrie gaat verder dan een toekomstige rendementsverhoging van de automotor. Op dit moment wordt waterstof al op grote schaal gebruikt om benzine en diesel te ontdoen van zwavel % een veroorzaker van zure regen – en van zogenoemde ‘aromaten’. Dit zijn ringvormige, vaak giftige koolstofmoleculen.
De automobilist merkt niets van deze toepassing van waterstof, want het schoner maken van zijn benzine speelt zich geheel af binnen de olieraffinaderijen. Tenminste, binnen de moderne raffinaderijen zoals die van Shell in Pernis.
Shell voltooide in 1997 een drie miljard gulden kostende verjongingsoperatie van deze bijna zeventig jaar oude installatie. Sindsdien zet de raffinaderij de trend wat betreft de productie van ‘pure’ benzine. ,,We lopen hiermee vooruit op steeds strengere milieueisen die aan brandstoffen gesteld worden. Zo moet in 2005 de zwavelinhoud van benzine met een factor drie omlaag en die van diesel zelfs met een factor zeven”, verklaart dr. Van Wechem, technologiemanager van Shell de investeringen.
Het schoonmaken van benzine gebeurt in ‘hydrocracking units’. Dit zijn reactoren, waarin waterstofatomen de zwavelatomen in de benzine verdringen en grote koolstofmoleculen in kleinere opbreken. De benodigde waterstof voor dit proces wordt binnen de raffinaderij zelf geproduceerd. Dit gebeurt door vergassing van het stroperige residu dat overblijft na de distillatie van kerosine, benzine en diesel uit aardolie.
Bij vergassing van het olieresidu ontstaat naast waterstof ook veel koolstofdioxide, het inmiddels beruchte broeikasgas. Maar, om Cruijffs beroemde uitspraak om te keren, elk nadeel heeft z’n voordeel. Omdat de koolstofdioxide in erg zuivere vorm vrijkomt, kan het gebruikt worden. Van Wechem: ,,Via een in onbruik geraakte oliepijplijn willen we de koolstofdioxide naar het Westland transporteren. Tuinders verstoken ’s zomers aardgas om hun planten van koolstofdioxide te voorzien. Door ons afvalgas aan hen te leveren besparen we dus energie.”
De conclusie is duidelijk: waterstof is in. Maar eigenlijk is er niets nieuws onder de zon, want op welke brandstof draait de motor van ons zonnestelsel al sinds jaar en dag? Precies.
Comments are closed.