Onderzoekers uit China en van de Technische Universiteit Eindhoven hebben hun succesvolle onderzoek naar het verbeteren van ‘coal-to-liquid’ omzettingen gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances. Door het inzetbaar maken van een speciaal type katalysator, is het omzetten van kolen naar vloeibare brandstof nu duurzamer en goedkoper.
Volgens de TU Eindhoven blijkt uit de laatste energieconsumptievoorspellingen dat steenkool de komende tientallen jaren nog steeds één van de belangrijkste energiebronnen blijft in de wereld, ondanks de omslag naar duurzamere energiebronnen. Landen met grote steenkoolvoorraden en een grote vraag naar olie, zoals China en de VS, zetten deze kolen steeds vaker om naar vloeibare brandstof.
Geen CO2-uitstoot meer bij omzetting
Het omzetten van kolen naar vloeibare brandstof (‘coal-to-liquid’, CTL), verloopt in twee stappen. Eerst worden de kolen omgezet in een gas, wanneer dit gas de juiste verhouding koolmonoxide en waterstof bevat wordt het door middel van het Fischer-Tropsch-proces omgezet naar bijvoorbeeld benzine of diesel.
De omzetting in de tweede stap, het Fischer-Tropsch-proces, vereist een katalysator. De gebruikte katalysator bij CTL-omzettingen is doorgaans op ijzer gebaseerd, maar hierbij wordt ongeveer 30 procent van de koolmonoxide omgezet in CO2. Dit betekent zowel schadelijke uitstoot als extra energieverbruik om de vrijgekomen CO2 af te vangen.
De onderzoekers hebben een manier gevonden om een hele pure vorm van de katalysator ‘epsilon-ijzercarbide’ te maken. Van deze katalysator was al bekend dat deze vrijwel geen CO2 genereert, maar was te instabiel voor gebruik tijdens het Fischer-Tropsch-proces. De onderzoekers ontdekten dat dit aan bepaalde onzuiverheden lag, met hun pure epsilon-ijzercarbide is de katalysator wel inzetbaar.
Niet alleen wordt daarmee uitstoot van CO2 voorkomen, het betekent ook dat het proces goedkoper wordt. Alle CO2 kan al tijdens de vergassing worden afgevangen, wat veel eenvoudiger en energiezuiniger is dan tijdens het Fischer-Tropsch-proces.
Ook toepasbaar bij andere energiebronnen
Hoofdonderzoeker Emiel Hensen, hoogleraar bij de Universiteit Eindhoven, stelt dat men zich ervan bewust is dat de technologie het gebruik van bepaalde fossiele brandstoffen aantrekkelijker maakt. “Maar”, zo stelt hij, “het is zeer waarschijnlijk dat landen met veel kolen hun kolenvoorraden zullen blijven benutten in de komende decennia. We willen ze helpen om dit zo duurzaam mogelijk te doen.” Zo wordt ook direct uitstoot verminderd bij processen die voorlopig nog niet zullen worden vervangen door duurzamere alternatieven, omdat dit niet mogelijk of rendabel is.
Hensen denkt bovendien dat de epsilon-ijzercarbide katalysator ook heel goed inzetbaar is bij andere brandstofbronnen, zoals afval en biomassa. Ook deze bronnen kunnen worden vergast en vervolgens worden omgezet naar vloeibare brandstoffen met het Fischer-Tropsch-proces.