Doorgronden van mislukte katalysatoren voor duurzame omzetting biomassa

Katalysatoren behoren tot het basisgereedschap van de chemische industrie. Het overgrote deel van de chemische processen in de industrie verloopt dankzij katalysatoren zuiniger, sneller of schoner. Desondanks snappen we nog steeds niet goed waarom veel beoogde katalysatoren niet werken. Evgeny Pidko van de TU/e denkt dat in die kennislacune de sleutel ligt om gericht duurzame katalysatoren te kunnen ontwerpen, onder meer voor de omzetting van biomassa. Om dit te onderzoeken krijgt hij van de European Research Council een Consolidator Grant van twee miljoen euro.

Katalysatoren zijn materialen die chemische reacties helpen, zonder er zelf aan deel te nemen. Vaak bevatten ze zeldzame grondstoffen, zoals de metalen palladium en ruthenium. Katalysatoren laten de reacties sneller of bij lagere temperaturen verlopen, of zorgen voor minder afval. Ze zijn dus van bijzonder grote waarde. Vaak wordt niet een enkele stof als katalysator gebruikt, maar stelsels van samenwerkende katalysatoren, zogenaamde katalytische systemen.

De traditionele totstandkoming van een katalysator begint met de ontdekking van een stof die katalytisch actief is. Daarna zoeken wetenschappers op fundamenteel niveau uit hoe de katalysator werkt. Deze aanpak heeft als nadelen dat niet duidelijk wordt waarom veel beoogde katalysatoren niet werken, en dat veel potentiële katalysatoren over het hoofd worden gezien. Ook verliezen katalysatoren na verloop van tijd soms hun werking, vaak om onbekende redenen.

Pidko wil met zijn project genaamd DeLiCat (Death and Life of Catalysts) nu vooral fundamenteel gaan doorgronden waarom sommige katalysatoren niet ‘leven’, en andere wel. Hij gaat de nieuwste inzichten op gebied van chemische theorie gebruiken voor computersimulaties, om de complexe reactieprocessen te ontrafelen die bepalend zijn voor ‘leven of dood’ van katalysatoren. Met die kennis wil hij multifunctionele katalytische systemen ontwerpen, zonder dure zeldzame metalen. Ze moeten bovendien blijvend werken, en weinig afval genereren. Vervolgens gaat Pidko experimenten doen om te zien of de ontworpen systemen ook werken zoals voorspeld.

Duurzame omzetting van biomassa in nuttige basischemicaliën is een van de twee toepassingsgebieden waar Pidko en zijn mede-onderzoekers in het project vooral naar kijken. Daarnaast kijken ze naar alcoholen als opslagmedium voor waterstof. Katalysatoren moeten ervoor zorgen dat waterstof er snel in opgeslagen kan worden en ook weer snel aan onttrokken. Eerder werk waar Pidko bij betrokken was, leidde al tot een snelle methode voor waterstofopslag in mierenzuur. Methanol zou echter nog beter zijn, want daarin kan in principe drie keer zoveel waterstof worden opgeslagen, wat het heel interessant maakt voor waterstofopslag in bijvoorbeeld auto’s met een brandstofcel. “Als we een methanolbatterij kunnen maken, dat zou echt een doorbraak zijn”, aldus Pidko.

Behalve Pidko zullen vier promovendi aan het onderzoek werken, en een postdoc.

Studenten en ondernemers werken samen in Biobase Center

Op het Ecomunitypark in Oosterwolde komt een Biobase Center. Bedrijven en studenten gaan hier samenwerken aan innovatie en ondernemerschap. Zo ontstaan er nieuwe producten en diensten op het gebied van Biobased Economy (economie die gebruik maakt van biomassa) en duurzaamheid. De provincie Fryslân stelt voor de bouw €1 miljoen beschikbaar. De totale investering is € 3,1 miljoen. De planning is dat in 2018 het Biobase Center open gaat.

Het Biobase Center wordt het hart van het Ecomunitypark. Het doel is dat het bedrijfsleven en het onderwijs op elkaar aansluiten. Zo zijn ze samen aanjager voor een Biobased Economy. Ook maakt het Center de regio aantrekkelijker voor de vestiging van duurzame bedrijven. En draagt het bij aan de samenwerking en inspiratie voor bedrijven in de hele provincie.

 Gedeputeerde Sander de Rouwe: “Het Biobase Center is een mooi initiatief om onderwijs en bedrijfsleven beter op elkaar aan te laten sluiten. Belangrijk is dat het Friese mkb hiervan profiteert. Ondernemers maken gebruik van de denkkracht en structuur van scholen. Op haar beurt kan het onderwijs uit de nieuwste kennis en inzichten van het bedrijfsleven putten.”
Biobased Economy

In een Biobased Economy draait de economie niet op fossiele brandstoffen zoals aardolie en kolen, maar op biomassa en biobrandstoffen. Zo wordt biomassa gehaald uit bijvoorbeeld gft-afval, bermgras of planten die na de oogst op het land blijven liggen. Dit wordt bijvoorbeeld omgezet in elektriciteit en warmte.

'Consumenten leggen meer geld neer voor biobrandstof'

Mensen zijn bereid om meer te betalen voor biobrandstof dan voor benzine of diesel. Ten opzichte van traditionele brandstoffen, vinden mensen het niet erg om zo'n 11 procent meer geld neer te leggen voor biobrandstof. Dat blijkt uit onderzoek van de Amerikaanse Washington State University. Wetenschappers vroegen aan mensen uit Portland, Minneapolis en Boston of ze meer willen betalen voor tweede generatie biobrandstoffen. Dat zijn de biobrandstoffen die niet van potentieel voedsel gemaakt zijn, maar van bijvoorbeeld hout.

Grootschalige demonstratieprojecten voor terugwinning van nutriënten uit mest en slib

Binnenkort wordt in Nederland de eerste ‘Groene Mineralen Centrale’ voor de verwerking van varkensmest gerealiseerd. De installatie kan op jaarbasis 100.000 ton varkensmest verwerken tot o.a. minerale meststoffen. Dit project maakt onderdeel uit van een serie van vijf grootschalige demonstratieprojecten die Wageningen Environmental Research (Alterra) samen met het bedrijfsleven gaat opzetten. Doel hiervan is het terugwinnen en efficiënt hergebruiken van nutriënten (fosfaat, stikstof en kalium) uit mest en organische afvalstromen.

In dit project zullen 15 partners onder coördinatie van Wageningen Environmental Research (Alterra) vier jaar lang gaan werken aan de realisatie van Groene Mineralen Centrales, die moeten leiden tot het sluiten van nutriëntenkringlopen en het duurzaam verwerken van mest, zuiveringsslib en overige biomassastromen in gebieden met een overschot aan nutriënten. Deze afvalstromen bevatten grote hoeveelheden fosfaat, stikstof en kalium, nutriënten die onontbeerlijk zijn bij de productie van landbouwgewassen.

In het concept van de Groene Mineralen Centrales worden organische afvalstromen beschouwd als een bron van waardevolle nutriënten, organische stof en groene energie. In de te bouwen demonstratieprojecten (één in Nederland en vier elders in Europa) worden organische reststromen vergist en verwerkt tot biogas, hoogwaardige minerale meststoffen en organische bodemverbeteraars. De samenstelling en kwaliteit van de herwonnen producten worden afgestemd op de vraag van de regionale dan wel internationale markt. Hierdoor ontstaat een duurzame en economisch haalbare oplossing voor de verwerking en afzet van mest en organische afvalstromen.

In Nederland wordt De Groene Mineralen Centrale gebouwd bij Groot Zevert Vergisting in de Achterhoek. De installatie, welke wordt ontwikkeld in samenwerking met Nijhuis Water Technology, gaat varkensmest verwerken tot minerale meststoffen voor export. Er blijft een nutriënt-arme organische stof over. Dit is een gewilde bodemverbeteraar en kan in de regio afgezet worden. Hierdoor biedt deze centrale een duurzame oplossing voor het verwerken van het overschot aan dierlijke mest in de regio.
Efficiëntere omgang met nutriënten
Efficiënter gebruik is een noodzaak, onder andere vanwege de toenemende schaarste aan fosfaat. Bij het huidige gebruik van biomassastromen gaan nutriënten vaak verloren, bijvoorbeeld bij de verbranding van zuiveringsslib. Ook zorgen ze voor overbemesting van landbouwgronden en vervuiling van grond- en oppervlaktewater. In het kader van de circulaire economie is er vraag naar concepten waarbij kringlopen van nutriënten worden gesloten en efficiënt met nutriënten wordt omgegaan.

Kamer wil biomassasubsidie kolencentrales schrappen

De Tweede Kamer wil dat de subsidie voor het meestoken van biomassa in kolencentrales wordt stopgezet. Een krappe meerderheid schaarde zich donderdag achter een voorstel van PvdA-Kamerlid Jan Vos, die sprak van een ''houtsnippersubsidie''. De overheid subsidieert de opwekking van duurzame energie. Uitbaters van kolencentrales die biomassa, zoals houtsnippers, meestoken kunnen ook aanspraak maken op deze subsidies. Een kleine meerderheid van de Kamer wil hier nu dus vanaf.

Geen biogas in Doornsteeg (Nijkerk)

Het zou een bijzondere wijk worden, onder andere omdat er biogas zou komen, zo werd Doornsteeg geprofileerd. Maar dat wordt nu dan toch anders. In de haalbaarheidsstudie die nu loopt (en naar verwachting wordt afgerond infebruari 2017) wordt louter uitgegaan van de mogelijke levering van groengas (Slochterenkwaliteit).

Eneco kan verder met de ontwikkeling van de biowarmte installatie Lage Weide

Gisteren heeft de Rechtbank Midden-Nederland geoordeeld dat Eneco verder kan met de ontwikkeling van de biowarmte installatie Lage Weide. In een rechtszaak tegen het provinciale besluit om de milieuvergunning te beschikken oordeelde de rechter dat er geen zwaarwegende argumenten zijn tegen deze vergunning. De rechter bepaalde wel dat de vrijwillig door Eneco gehanteerde strengere emissienormen voor dioxine en furanen in de vergunning opgenomen dienen te worden. De rechtzaak was aangespannen door Mobilisation for Environment en de stichting SSLU. Eneco is tevreden met de huidige uitkomst van deze zaak.

Harold Koekkoek, Locatiemanager Warmteproductie Utrecht bij Eneco: “We zijn blij met de uitspraak van de rechter. De milieuvergunning voldoet aan alle eisen en normen die de wet stelt aan een biomassacentrale. De door de rechter gestelde strengere norm rond dioxines en furanen leidt niet tot aanpassing van het ontwerp. We werkten reeds vrijwillig met de nu verplicht gestelde strengere normen. De uitspraak is tevens in lijn met de recente positieve evaluatie van de BWI plannen door de gemeente Utrecht. Eneco realiseert zich dat er verschillende meningen bestaan over deze installatie. We willen daarom met alle betrokkenen gedurende het vervolg en het bouwproces in gesprek te blijven.”

Eneco ziet de BWI op dit moment als meest kansrijke optie om op korte termijn op grote schaal duurzame warmte te produceren en zodoende het warmteverbruik van onze warmteklanten in de gemeenten Utrecht en Nieuwegein verder te verduurzamen. Wij verwachten binnen nu en enkele maanden alle voorbereidingen voor de bouw van de eerste 30MW BWI af te ronden. De BWI kan dan op zijn vroegst eind 2018 de duurzame warmte gaan leveren.

ECN stapt in Biorizon met thermochemische aromatenproductie

Onlangs ondertekenden TNO, VITO en ECN een overeenkomst om samen te werken in Shared Research Center Biorizon. ECN brengt haar thermochemische onderzoek voor de productie van bio-aromaten onder in Biorizon. Dit onderzoekscentrum werkt samen met de industrie aan de technologische ontwikkeling voor productie van aromaten uit biomassa. Aromaten zijn één van de belangrijkste bouwstenen voor de chemische industrie. Door fossiele grondstoffen te vervangen door biomassa levert Biorizon een belangrijke bijdrage aan de totstandkoming van een duurzame economie.

Door de toetreding van ECN bestrijkt Shared Research Center Biorizon nu het gehele benodigde onderzoeksgebied voor de ontwikkeling van bio-aromaten. De partners verwachten dat dit de aantrekkingskracht op de industrie verder verhoogt. “Door deelname aan Biorizon denken wij de technologieontwikkeling en valorisatie te kunnen versnellen en daarmee onze impact op de energietransitie te kunnen vergroten”, aldus Martin Scheepers directeur Biomassa & Energie efficiency ECN. 

Sinds 2013 werken het Nederlandse TNO en het Vlaamse VITO op de Green Chemistry Campus in Bergen op Zoom aan technologie voor het ontwikkelen van aromaten uit biomassa. TNO richt zich op aromaten uit suikers, bijvoorbeeld uit gft-afval. VITO doet onderzoek naar bio-aromaten uit lignine, de stof die hout zijn stevigheid geeft. Zowel TNO als VITO werken aan functionele aromaten; chemicaliën met specifieke eigenschappen, die zoveel mogelijk van de inherente functionaliteit van biomassa behouden en daardoor tot een positieve business case kunnen leiden.

De komende jaren zullen gezamenlijke onderzoeksprojecten, waaronder de lopende projecten Waste2Aromatics, BIO-HArT en SceLiO-4B, de commerciële productie van bio-aromaten dichterbij brengen. "Dat heeft niet alleen een grote wetenschappelijke waarde, maar geeft ook een impuls aan de economie", aldus gedeputeerde Bert Pauli van provincie Noord-Brabant. "Steeds meer bedrijven die zich bezig houden met verduurzaming van de chemie concentreren zich in de driehoek van Zeeland, Brabant en Zuid Holland. Die Biobased Delta gaat de komende jaren vele directe en indirecte banen opleveren voor de regio."

Shared Research Center Biorizon, een initiatief van TNO, VITO, ECN en Green Chemistry Campus, ontwikkelt samen met partners technologieën om aromaten te winnen uit plantaardig restmateriaal. Dat vermindert de afhankelijkheid van aardolie en leidt tot minder CO2-uitstoot. Door afvalstromen als grondstof te gebruiken, draagt Biorizon bij aan de transitie naar een circulaire economie en biedt het een winstgevend én duurzaam perspectief voor de chemische industrie en de toeleverende industrie.