E-missi0n MOOI: TNO steunt Dow en Shell bij elektrisch kraken

Shell en Dow ondertekenden begin juni een samenwerkingsovereenkomst voor onderzoek aan elektrificatie van hun kraakprocessen en kregen 3,5 miljoen euro subsidie uit de regeling voor Missiegedreven Onderzoek, Ontwikkeling en Innovatie (MOOI). De chemiebedrijven selecteerden TNO en ISPT als kennispartners.

E-missi0n MOOI

In het e-missi0n MOOI project onderzoeken Shell, Dow, TNO en ISPT de komende vier jaar of het mogelijk is om bestaande gasgestookte krakers te elektrificeren. Parallel aan het retrofit-project onderzoeken de partners de inzet van doorbraaktechnologie voor de langere termijn. Nieuwe, efficiëntere elektrische kraakconcepten kunnen namelijk de weg banen naar een volledig CO2-neutrale chemische industrie in 2050.

5 megaton CO2-besparing

De Nederlandse kraakfornuizen stoten gezamenlijk vijf megaton CO2 per jaar uit. Vervanging van gasgestookte kraakfornuizen voor elektrische varianten dringt die uitstoot direct terug. Dow en Shell nemen 68 procent van deze uitstoot voor hun rekening. Ze kunnen dus jaarlijks 3,4 megaton uitstoot besparen, wat 1,5 procent is van de totale jaarlijkse Nederlandse CO2-uitstoot. Daarmee zetten de bedrijven forse stappen in de afspraken rondom het klimaatakkoord voor 2030 en 2050.

TNO onderzoekt 4 manieren om de industrie CO2-neutraal maken. De impact van het onderzoek kan echter nog veel groter zijn, aangezien wereldwijd driehonderd vergelijkbare kraakinstallaties staan die jaarlijks zo’n tweehonderd megaton CO2 uitstoten. Dit is 1,3 procent van de totale jaarlijkse wereldwijde CO2-uitstoot.

Ethyleen kraken

Om de chemische bouwstenen (olefinen) uit grondstoffen te maken, kraken Shell en Dow de lange moleculen met behulp van stoom en hoge temperaturen in kortere moleculen. Na het kraken koelt men de gassen stapsgewijs. Bij elke koelstap worden producten zoals ethyleen, propyleen en butadieen één voor één vloeibaar en kunnen ze worden gescheiden. Deze producten zijn belangrijke bouwstenen voor kunststoffen die de energietransitie ondersteunen. Grondstoffen zijn momenteel voornamelijk fossiel, maar kunnen ook uit biologische of gerecyclede bronnen worden gewonnen.

De kraakovens krijgen nu nog warmte via gasgestookte branders, deels gevoed met de gassen die vrijkomen uit het kraakproces. Bij die verbranding gaat CO2 de lucht in. Elektrificatie van dit proces vermijdt direct deze emissies, wanneer de geleverde elektriciteit uit hernieuwbare bronnen komt.

Twee paden

Het e-missi0n-MOOI project concentreert zich op twee onderzoekspaden: een elektrische retrofit op de korte termijn en doorbraaktechnologie voor de langere termijn. Dankzij een retrofit kunnen de bedrijven de bestaande procesinstallaties sneller elektrificeren en hoeven zij geen nieuwe faciliteit te bouwen. Dit versnelt het proces van decarbonisatie omdat de bedrijven het grootste deel van hun bestaande installaties kunnen blijven gebruiken.

Voor CO2-neutraliteit in 2050 zijn echter doorbraaktechnologiën.TNO ondersteunt Shell en Dow bij beide transitie-paden. In het eerste traject onderzoekt TNO niuew warmte terugwinning configuraties om hoge termperatuurwarmte in het proces terug te winnen en te hergebruiken. Daarmee neemt de efficiency van de installaties significant toe en gebruiken ze minder stroom.

Het tweede traject concentreert zich op geheel nieuwe manieren van elektrische verwarming. Waar de elektrische elementen nu nog indirect het medium verhitten, zijn er ook technieken die directe verhitting mogelijk maken. Dit zou het stroomverbruik van het kraakproces behoorlijk kunnen terugdringen.

Waarom deze samenwerking?

TNO heeft al veel ervaring met technieken voor warmteoverdracht bij hoge temperaturen en speelt een leidende rol bij het identificeren van innovatieve elektrificatie-technologieën die in de industrie kunnen worden toegepast. TNO heeft bovendien voldoende onderzoeksfaciliteiten om de techniek in de praktijk te testen, zoals het Carnot Lab in Petten en het Fieldlab Industriële Elektrificatie in Rotterdam.

Doel van het project

Het project heeft 2 doelen:
1. elektrificatie kraakfornuizen Shell en Dow
2. nieuwe doorbraaktechnologie elektrisch kraken