Onlangs ontvingen ECN en TNO 2 miljoen euro subsidie om voor 2017 meerdere demonstraties op te leveren voor het gebruik van duurzame elektriciteit in de chemische industrie, lees de electrificering van de chemie. TNO richt zich daarbij met name op directe productie van hogere toegevoegde waarde (platform) chemicaliën, terwijl ECN zich meer richt op waterstofproductie en indirect gebruik van elektriciteit via warmte.
Martijn de Graaff is namens TNO verantwoordelijk voor het verder ontwikkelen van het programma. ‘Vrijwel elke scholier maakt kennis met bijvoorbeeld electrolyse. Hierbij worden waterstof en zuurstof van elkaar gescheiden. Een ingewikkeldere vorm is electrosynthese, dus niet het splitsen maar synthetiseren van chemie. Voorbeelden zijn de bestaande productie van chloor, maar ook nieuwe processen zoals het omzetten van biobased glycerol of afgevangen CO2, in combinatie met katalyse, naar tal van producten. Een interessante optie is om via elektrochemie suikerchemie uit te voeren, bijvoorbeeld de productie van FDCA uit HMF (5-hydroxymethylfurfural). Via elektrosynthese kun je samengestelde hoog-toegevoegde waarde componenten produceren daar waar chemische of biotechnologische routes niet efficiënt of selectief genoeg zijn.’
Volgens de Graaff biedt elektrochemie de nodige voordelen: het is lager in energieverbruik, de yields liggen hoger en de bijproducten geringer. Vaak zorgen de laatstgenoemden voor extra kosten om deze af te voeren. De inzet van electrosynthese met hernieuwbare energie kan daarom een business case rond maken.
Opschaalbaar
De Graaff stelt dat elektrochemische productie gemakkelijk is op te schalen. Elektrolyse wordt al op grote schaal ingezet, bijvoorbeeld bij de productie van Chloor, maar ook Kalium- en Natriumchloraat. ‘Het is opschalen door parallellisatie. Dat geeft lineaire opschalingskosten dus is er slechts beperkt sprake van economyof- scalevoordelen. We zullen dus ook moeten kijken naar mogelijkheden om de kapitaalkosten te drukken met bijvoorbeeld massafabricagetechnologie. Iets waar de beide kennispartners al lange tijd in actief zijn.’
Binnen het programma wordt ook onderzocht of hernieuwbare energie op indirecte wijze kan worden ingezet. ‘ECN heeft met name expertise op het gebied van warmtepompen, die stoom met een te lage druk en temperatuur door middel van elektriciteit opwaarderen. Zo zet je restwarmte om in waardevolle warmte die bedrijven kunnen inzetten voor chemische processen. Ook hier zijn er uitdagingen, met name de wijze waarop deze energie wordt gebufferd en aangeboden aan de chemische spelers. We zien in eerste instantie kansen in de productie van chemicaliën, waar de hogere opbrengsten al snel investeringen rechtvaardigen.’
Draagvlak en timing cruciaal
In het eerste kwartaal van 2015 zullen ECN en TNO een bijeenkomst organiseren om een gedragen roadmap te presenteren en in discussie te gaan met de industrie. ‘Daarnaast zoeken we de komende periode proactief contact met stakeholders, zoals chemische bedrijven, toeleveranciers en kennisorganisaties om aan te haken bij het programma. Het is namelijk van groot belang om draagvlak en de juiste timing te vinden voor dergelijke grote ontwikkelingen. Partijen die besluiten om ook met kennis, ervaring en financieel te participeren, hebben directe invloed op het onderzoek en toegang tot de inhoudelijke resultaten. Zij zijn de front-runners die straks als eerste van de ontwikkelingen profiteren. Partijen die geïnteresseerd zijn, kunnen altijd bij ons aankloppen!’
