Hernieuwbaar syngas: essentieel voor de decarbonisatie van de industrie

Hoe SPOTLIGHT werkt aan groene chemicaliën

Het SPOTLIGHT-consortium werd opgericht met een helder doel: de zon als bron van duurzame energie benutten. Nicole Meulendijks (TNO) vertelt: “De zon helpt bij de omzetting van grondstoffen zoals CO2 en water in schone, alternatieve brandstoffen. Deze brandstoffen kunnen fossiele brandstoffen volledig vervangen, waardoor de uitstoot van broeikasgassen drastisch wordt verminderd.”

“Bij TNO beheren we de dagelijkse activiteiten van het consortium en brengen we onze expertise in voor het prototype,” legt Meulendijks uit. “We leverden de katalysator, coördineerden de bouw van de apparatuur en analyseerden de resultaten samen met partner DLR (het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum). Na de eerste tests in onze faciliteiten is het proces bij DLR gevalideerd onder real-life omstandigheden.”

Productie van hernieuwbaar syngas

Het hoofddoel van het project is het ontwikkelen en valideren van een fotonisch apparaat en chemisch proces om CO2 en groen waterstof om te zetten naar methaan (CH4) en syngas (CO).

De productie van groen syngas dient als basis voor de productie van bijvoorbeeld koolwaterstoffen en methanol. Ook voor andere toepassingen kan de technologie worden uitgebreid, zoals voor de productie van fijnchemicaliën.

Door op deze manier hernieuwbaar syngas te produceren, zetten we een veelbelovende stap in de richting van duurzame chemie en emissiereductie.

Zonlicht en LEDs voor schone energie

Hoe de technologie werkt? “De in te zetten technologie maakt gebruik van plasmonische katalysatoren.”, legt Nicole uit. “Deze materialen absorberen veel zonlicht en worden ingezet in chemische processen die door zonlicht worden aangestuurd. Door vervolgens de katalysatoren af te stemmen, kan de reactie geoptimaliseerd worden voor specifieke processen, zoals de productie van methaan of syngas.”

Het apparaat dat hiervoor is ontwikkeld bestaat uit 3 onderdelen:

• een transparante plaatvormige reactor;
• secundaire solar-optica (spiegels en lenzen): om geconcentreerd zonlicht op de reactor te richten;
• een energie-efficiënte LED-lichtbron: voor werking bij afwezigheid van zonlicht.

Deze opstelling maakt een continue werking mogelijk, zelfs zonder voldoende zonlicht.

Toepassing op grote schaal eenvoudig

De technologie ondersteunt ook koolstofafvang en -gebruik (CCU), gebruik van klimaatneutrale energiedragers zoals elektriciteit en waterstof, en zonlicht als CO2-vrije energiebron voor chemische processen. Het modulaire ontwerp maakt opschaling eenvoudig door simpelweg meer apparaten toe te voegen.

Doorontwikkeling en opschaling technologie

De productie en validatie van het fotonische apparaat voor o.a. syngas productie is succesvol afgerond. Bovendien zijn er techno-economische analyses en levenscyclusbeoordelingen uitgevoerd om ook de economische en ecologische haalbaarheid te beoordelen.

Uit deze analyses blijkt dat hernieuwbaar syngas kostenconcurrerend kan worden. Wel onder de voorwaarde dat de prijs van aardgas op zijn minst rond de 3 €/GJ ligt, en dat de CO2-belastingen moeten stijgen van 90 €/tCO2 vandaag naar 200 €/tCO2.

De technologie wordt doorontwikkeld en opgeschaald tot pilotschaal in vervolgprojecten.

Meer weten over het gebruik van zonlicht als duurzame energiebron om chemische processen aan te drijven?