Duurzame biobrandstoffen moeten luchtvaart helpen verduurzamen

Handen ineen slaan

”Om deze ontwikkeling te versnellen is het nodig dat we als Europa met andere grote landen kennis uitwisselen. De VS wil dat de luchtvaart in 2050 alleen nog maar duurzame brandstoffen gebruikt. Brazilië is druk bezig SAFs te ontwikkelen. Canada en India zijn in potentie grote leveranciers van agrarische reststromen die nodig zijn om duurzame biobrandstoffen te maken. Dus slaan we als EU de handen ineen met partners uit wetenschap en bedrijfsleven in deze landen. We brengen in kaart wat er op dit gebied mondiaal gebeurt en kijken we hoe we van elkaar kunnen leren”, vertelt TNO-expert Berend Vreugdenhil.

Drie routes

In Icarus worden drie routes onderzocht die leiden tot het betaalbaar produceren van duurzame vliegtuigbrandstof. De eerste is het maken van bio-olie via een hydrothermische liquefactie, oftewel het door verhitting vloeibaar maken van biogeen afval, en dat opwerken tot luchtvaartbrandstof. Een van de hobbels is dat de gebruikte grondstoffen vaak stikstof bevatten. De technologische uitdaging is hier dit eruit te verwijderen om daarmee ook kosten in de hele waardeketen te verlagen.

De tweede route is inzetten van micro-organismen om van lignocellulose (houtachtige biomassa) butanol te maken en die verder op te werken. De derde weg is vergassing van biomassa via de Fischer-Tropsch technologie, die ooit is bedacht voor het gebruik van fossiele brandstoffen. Die techniek inzetten met biomassa als grondstof maakt het lastig dit op grote schaal en dus rendabel te doen.

Economy of scale of economy in aantal

”Alle drie de routes zijn nodig, omdat de vraag naar luchtvaartbrandstoffen onverminderd hoog blijft. Economy of scale is de gangbare route om goedkoper en meer te kunnen produceren, alleen matcht dit minder goed met de lokale beschikbaarheid van biogene stromen. Daarom moeten deze drie routes ontwikkeld worden om hierbij aan te sluiten. In de vergassingsroute bijvoorbeeld moeten we een katalysator ontwikkelen waarmee we alleen vloeistoffen maken en geen lange ketens zoals bij Fischer-Tropsch gebruikelijk is. Je voorkomt daarmee ook de vorming van was, waarvoor je additionele investering moet doen om dit weer terug te kraken naar een vloeibaar product. Vandaar ook de naam Icarus voor dit project, die ondanks waarschuwingen te dicht bij de zon kwam, de was tussen het hout en de veren smolt, en hij stortte neer. In het proces dat wij voor ogen hebben zijn geen grote investeringen nodig om de biomassa op te werken tot biobrandstoffen voor de luchtvaart. We moeten straks overal ter wereld fabrieken hebben die met voldoende schaalgrootte tegen aanvaardbare kosten luchtvaartbrandstoffen produceren.”

Strenge voorschriften

Duurzame luchtvaartbrandstoffen zijn voorlopig het enige alternatief om de luchtvaart te vergroenen. Vliegen op elektriciteit of waterstof is, zeker voor intercontinentale vluchten, verre toekomstmuziek. Bovendien is de luchtvloot niet zomaar af te schrijven. Maar de voorschriften voor de samenstelling van deze brandstoffen zijn heel gedetailleerd. Er moeten aromaten in zitten, zoals benzeen, voor een goede werking van de motoren. Ook zwavel is onontbeerlijk voor de smering. Luchtvaartbrandstof is niet zoals methanol een enkel molecuul, maar een mengsel aan moleculen als gevolg van de voorgeschreven specificaties.

”Dat maakt het ontwikkelen van groene brandstoffen voor deze sector zo complex. En daarom zetten we ook in op verschillende routes. Benzeen geeft roetvorming, zwavel veroorzaakt SO-emissies. Maar je kunt deze stoffen niet zomaar vervangen of weglaten.”

Wereldwijde aanpak

Het ontwikkelen van een nieuw type katalysator gebeurt in het biofuels lab van TNO in Petten. Via de partners uit Brazilië en Canada worden ook katalystoren geleverd, waarmee geëxperimenteerd gaat worden. Een van de partners, de Universiteit van Baskenland, detacheert hiervoor een medewerker bij het TNO-lab. De Amerikanen leveren bijdragen voor de modellering van het systeem en zijn lid van de External Executive Advisory Board.

”Elk van de partners op de verschillende continenten heeft eigen kennis en onderzoeksvragen. Door die samen te brengen, kunnen we de ontwikkeling echt versnellen. Het mooie is dat we nu drie routes simultaan bewandelen. Dat levert ongetwijfeld synergie op. We pakken een wereldwijd probleem wereldwijd aan. Icarus is daarmee een uniek samenwerkingsverband.”