BASF ontwikkelt CO2-vrije route voor waterstof uit aardgas

Chemieconcern BASF ontwikkelt een proces om uit aardgas waterstof en tegelijk koolstof te maken. Daarmee is op een energiezuinige manier enorm veel CO2-uitstoot te reduceren.  Rond 2025 wordt de eerste commerciële fabriek verwacht. Bij de ontwikkeling werkt het concern onder andere samen met Linde en Thyssenkrupp. Het is een van de beoogde routes van het concern om CO2-neutraal te  groeien.

Onder andere voor de productie van ammoniak gebruikt de chemische industrie wereldwijd momenteel enorme hoeveelheden aardgas. Bestaande processen, met name steam reforming, stoten daarbij enorm veel CO2 uit. Bij productie van een ton waterstof komt 9 ton CO2 vrij. Daarom wordt wereldwijd veel onderzoek gedaan naar schonere methoden om waterstof te produceren. Veel wordt verwacht van de elektrolyse van water. Daar is wel veel energie voor nodig. Om dat grootschalig toe te passen is nog veel meer opgesteld vermogen aan windmolens en zonnepanelen nodig. Bovendien is deze route nog erg duur. Volgens BASF zal die ook op de langere termijn relatief duur blijven.

Daarom wordt ook naar andere routes gekeken. Zo wordt voor de kortere termijn gedacht aan blauw waterstof. Die wordt op een traditionele wijze geproduceerd, waarbij de CO2 wordt opgevangen en ondergronds wordt opgeslagen.

Pyrolyse

De route van BASF en partners produceert naast waterstof geen CO2, maar koolstof. Dit is meteen een waardevolle grondstof voor onder andere de staal en aluminiumindustrie. Ook lijkt toepassing in autobanden en als bodemverbeteraar interessant. Naast een enorme CO2-reductie en de productie van een extra bruikbaar product, is het proces relatief energiezuinig. Het gebruikt volgens BASF ongeveer een kwart meer energie dan de traditionele route. De elektrochemische weg vraag om een tienvoud van steam reforming.  Zeker als je het vergelijkt met de elektrochemische weg om waterstof te produceren. Wat natuurlijk blijft, is dat de grondstof fossiel is.

Het nieuwe proces is gebaseerd op pyrolyse. Een technologie die momenteel volop in de aandacht staat, onder andere om van gemengde organische afvalstromen weer chemische grondstoffen te maken. Momenteel bevindt het onderzoek zich in een tweede fase. Over enkele jaren moeten de eerste proeffabrieken worden gebouwd. Commerciële toepassing wordt in de jaren na 2025 verwacht.

Koolstofmanagement

Tijdens een persconferentie vandaag in Ludwigshafen stelde de CEO en Chief Technology Officer van BASF, Martin Brudermüller dat hij minder gelooft in de massale inzet van CO2 als grondstof. ‘Als we heel veel groene energie beschikbaar hebben, kunnen we die beter direct inzetten om zodoende CO2-uitstoot te reduceren. De inzet van CO2 als grondstof kost heel veel energie. Niet alleen in de reactieprocessen. Maar ook bij het afvangen en opslaan. Vergeet ook niet dat veel CO2 decentraal, bijvoorbeeld door auto’s worden uitgestoten. CO2 inzetten als grondstof is zodoende niet gauw competitief. Ik geloof meer in koolstofmanagement.’ Reductie van CO2-uitstoot lijkt daarbij de belangrijkste optie.

e-Furnace

Voor BASF is het daarom belangrijk om chemische processen te ontwikkelen die beduidend minder of helemaal geen CO2 uitstoten. Een andere interessante BASF-ontwikkeling is e-Furnace. Traditionele fornuizen om van nafta ruwe olefinen te maken zij gasgestookt. Door gas te vervangen door groene stroom is enorm veel CO2 te besparen.

Inmiddels zijn laboratoriumtests afgerond. BASF richt zich momenteel op de engineering en de bouw van een proeffabriek. Over vijf tot zeven jaar verwacht het concern te kunnen beginnen met de ombouw van traditionele fornuizen naar elektrische installaties. Tegen die tijd moet ook veel meer groene stroom continu beschikbaar zijn.

Superabsorberende polymeren

Hoewel BASF niet gelooft in een brede inzet van CO2 als grondstof, onderzoekt het concern wel specifieke routes. Onder andere in de productieketen van superabsorberende polymeren (SAP),  toegepast in luiers en andere hygiënische producten. SAP wordt onder andere geproduceerd bij BASF in Antwerpen. Onderzoekers van BASF zien mogelijkheden om sodiumacrylaat – een belangrijke bouwsteen voor SAP – te maken uit ethyleen en kooldioxide. Daarbij wordt propyleen als bouwsteen vervangen en loopt de route niet via acrylzuur maar via sodiumacrylaat.

Door gebruik van CO2 als grondstof is een reductie van dertig procent fossiele grondstoffen mogelijk. Bovendien is het proces relatief energiezuinig. Inmiddels wordt een miniplant op laboratoriumschaal gebouwd. Verwacht wordt dat het proces voor 2025 toepasbaar is.