Unieke technologie voor afvang CO2 en conversie naar groene chemicaliën

Pilotinstallatie voor duurzame industrie in 2030

We hebben een pilotinstallatie gebouwd waar onderzoekers en industrie kunnen samenwerken om CO2 elektrolyse met ons op een hoger plan te tillen. TNO verwelkomt partijen uit het grote bedrijfsleven, mkb en onderzoeksinstellingen om in deze open innovatieomgeving met ons te experimenteren en te testen om de industrie sneller te verduurzamen.

Een lagere CO₂ voetafdruk

De route die TNO momenteel bewandelt, is die van het verder converteren van CO2 via elektrolyse in mierenzuur, dat bijvoorbeeld door fermentatie weer is om te zetten in nuttige producten zoals eiwitten of chemische bouwstenen voor plastics. Het idee is CO2 af te vangen bij de industrie en ter plekke te converteren. Zo kunnen bedrijven CO2 reststromen verwaarden en daarmee ook de uitstoot van broeikasgassen terugdringen. Vrijwel alle producten die we momenteel gebruiken bevatten koolstof. Met CO2 elektrolyse haal je die koolstof uit CO2 reststromen in plaats van uit aardolie of aardgas. Waar waterstof van belang is voor de energietransitie kan deze ontwikkeling een grote impuls geven aan de materialentransitie.

Electrolyse koppelen aan fermentatie

Dat CO2 is af te vangen in de industrie of uit de lucht en om te zetten in nuttige producten is al langer bekend. TNO is van oudsher ook actief op dit terrein. Hoewel CO2 elektrolyse naar mierenzuur op basis van groene stroom kan draaien, blijkt het tot op heden moeilijk om hier een positieve businesscase van te maken. Bij het omzetten van CO2 om plastics of brandstoffen te maken is nog steeds relatief veel energie nodig. Maar eerst efficiënt mierenzuur maken en dat koppelen aan fermentatieprocessen om hoogwaardige chemicaliën te produceren verlaagt de hoeveelheid broeikasgassen die vrijkomen bij productie drastisch en is bovendien in zijn eenvoud efficiënt.

Open innovatieomgeving

“We willen met de industrie gaan aantonen dat de technologie operationeel voor hen inzetbaar en rendabel is te maken”, zegt onderzoeker Elena Perez Gallent van TNO. “We verwelkomen partijen uit het grote bedrijfsleven, mkb en onderzoeksinstellingen om onze installatie te gebruiken en in deze open innovatieomgeving met ons te experimenteren en te testen. Denk aan bouwers van reactoren, toeleveranciers van componenten en materialen, eindgebruikers. Veel bedrijven hebben wel belangstelling voor de technologie, maar zien nog geen verdienmodel. We moeten gezamenlijk werken aan het marktrijp maken hiervan.”

Technologie perfectioneren

Haar collega Matti van Schooneveld: “We hebben het hier over het CO2-vrij en rendabel kunnen produceren van materialen en producten voor bijvoorbeeld de voedsel en plastic industrie. Als we in 2050 alle producten fossielvrij willen hebben, is recycling nuttig maar niet voldoende. Je hebt nieuwe grondstoffen nodig, en die kun je onder andere maken uit CO2 via elektrolyse. De technologie is er, we moeten die alleen perfectioneren. We beginnen met het volwassen maken van de conversie naar mierenzuur maar gaandeweg maken we de technologie ook geschikt voor andere reacties en conversies. Voor een aantal processen is de benodigde hoeveelheid grondstoffen significant te verlagen. En omdat we de CO2 bij bedrijven afvangen en converteren, hoef je de benodigde koolstof voor materialen niet te importeren. Winst op vele fronten.”

De verdere ontwikkeling en testen gebeuren onder leiding van VoltaChem, het Shared Innovation Program van TNO, overheid en industrie.

Samen innovaties realiseren

De grootste onafhankelijke installatie voor CO2 elektrolyse in Europa, ZEUS genaamd, staat bij de TNO faciliteiten in Rijswijk en is mede mogelijk gemaakt door bijdragen van Interreg2Seas, Provincie Zuid-Holland, Smartport en het ministerie van Economische Zaken en Klimaat. Hoewel deze in eerste instantie gericht zal zijn op de conversie naar mierenzuur zijn er ook andere reacties mogelijk zoals naar koolmonoxide (CO) en andere producten. Het unieke is dat veel verschillende conversie routes op één installatie gedaan kunnen worden. Het is de bedoeling het binnen enkele jaren beschikbaar te hebben als mobiele installatie om in te zetten bij bedrijven die nu nog CO2 uitstoten.