SEDMES: CO2 omzetten in nuttig product met efficiënte technologie

Sorption Enhanced DME Synthesis (SEDMES)

SEDMES zet CO2 en (groene) waterstof in één stap om in DME met hoge conversies en efficiëntie dankzij de in-situ scheiding van water. De omzetting vanaf CO2 neemt toe van ~10% tot ~85%, met als gevolg minder recycle van bijproducten en besparingen bij het opzuiveren van het product.

Het SEDMES-proces behaalt hoge CO2 omzetting naar DME door de in-situ afvangst van het bijproduct water met een adsorptiemateriaal. Door stoom af te vangen verschuift het reactie evenwicht naar de DME kant, zorgt voor een langere levensduur van de benodigde katalysator en verhoogt de proces efficiëntie.

Wat is DME?

DME is a vriendelijk ontvlambaar gas, dat zijn huidige toepassing met name kent als drijfgas in haarspray. De DME-markt heeft een enorme potentie om te groeien, omdat het diesel en LPG kan vervangen en een belangrijke bouwsteen voor de chemische industrie kan zijn:

• DME is een geschikte vervanger voor diesel. Hiervoor hoeft de motor niet aangepast te worden en er kan zelfs een mengstel van diesel en DME als brandstof worden gebruikt. De verbranding van DME veroorzaakt geen roet, wat een extra voordeel is voor het milieu.
• DME is een goede vervanger voor LPG (propaan/butaan). Het dient opgeslagen te worden onder vergelijkbare druk en kan daardoor makkelijk gebruikmaken van de bestaande LPG-infrastructuur. Als LPG-vervanger kan DME worden ingezet als energiebron voor off-grid locaties.
• DME, gedehydreerde methanol, is een tussenproduct in methanol-to-chemicals (olefines, paraffines, aromaten). De conversie van methanol naar producten wordt gezien als de fundatie voor een circulaire koolstofeconomie. DME past in verschillende methanol-to-chemicals routes voor de productie van waardevolle monomeren of aromaten.

Hoe werkt SEDMES?

De SEDMES-technologie combineert twee processen in één reactor. Het eerste proces is de omzetting van CO2 en waterstof naar DME en het bijproduct water. Omdat dit een zogenoemde evenwichtsreactie is, zullen delen van de gewenste stof (DME) weer terug reageren naar de ongewenste stoffen (CO2) en is het onmogelijk volledige omzetting te bereiken. Het tweede proces voorkomt deze ongewenste terugreactie, doordat een vast adsorptiemateriaal het bijproduct (stoom) opneemt. De combinatie van deze processen in één reactor resulteert in een hogere opbrengst van DME en een veel efficiënter proces.

Voordelen van SEDMES

De adsorptie zorgt voor een hoge en efficiënte CO2-omzetting naar DME in één stap. En maakt het gebruik van CO2 als grondstof voor DME in plaats van syngas (CO en H2) mogelijk. De CO2 uit industriële gassen kan zelfs zonder voorafgaande afvangst en zuivering worden gebruikt. De verwijdering van stoom leidt ook tot een langere levensduur van de katalysator en verhoogt de procesefficiëntie met name voor verdunde CO2-rijke gasstromen.

We hebben laten zien dat SEDMES een sterke power-to-X technologie voor de conversie van groene waterstof naar DME. We verwachten dat het multicolomproces goed kan omgaan met dynamisch bedrijven (gebaseerd op het sporadische beschikbaarheid van hernieuwbare energie).

Opschaling in projecten

SEDMES heeft zich bewezen op lab en bench-scale, waarbij we gebruik maakten van de bestaande infrastructuur van andere sorption enhanced technologieën (SEWGS). Binnen het Europese project Fledged is de complete SEDMES cyclus bewezen op TRL5. In het Interreg E2C project is de eerste toegewijde SEDMES pilot opstelling ontworpen en gebouwd door TNO.

Deze installatie wordt momenteel gebruikt voor testen bij TNO in Petten in het recentelijk gestarte iDME project. Dit project heeft als doel met SEDMES industriële restgassen op een energie- en kostenefficiënte manier te hergebruiken. Het economisch perspectief en impact van het iDME concept, zonder voorafgaande CO2 afvangst of zuivering, wordt onderzocht en verbeterd. Vervolgens zal de SEDMES-installatie verhuizen naar het field lab industrial electrification in Rotterdam (FLIE), waar het wordt gekoppeld aan een 100kW water electrolyser om het power-2-dme concept te valideren en verbeteren.