10 vragen en antwoorden over CO2-afvang in de industrie met SEWGS technologie

1. Wat is SEWGS?

SEWGS staat voor Sorption Enhanced Water Gas Shift. Deze revolutionaire combinatietechnologie zet synthesegas om in waterstof en kooldioxide. Bovendien scheidt het SEWGS proces in dezelfde reactor het kooldioxide van het waterstofgas. De combinatie zorgt voor een energie-efficiëntere conversie en zo goed als volledige CO2 verwijdering.

2. Wat zijn de mogelijkheden?

SEWGS heeft toekomstperspectief, kan doorgroeien en in nog veel meer gebieden worden toegepast. Het SEWGS-proces combineert een water-gas shift reactie met CO2-adsorptie. Bij deze reactie zorgt stoom voor de omzetting van koolmonoxide in kooldioxide en blauwe waterstof. De adsorptiestap voorkomt dat waterstof weer terug reageert naar kooldioxide. Bijkomend voordeel is dat het proces bij hoge temperaturen en onder hoge druk plaatsvindt.

3. Waarmee onderscheidt SEWGS zich van andere afvangtechnieken?

Misschien wel de grootste voorwaarde voor het slagen van SEWGS was de ontwikkeling van een vast adsorptiemateriaal. Het eerste SEWGS octrooi stamt al uit 1915. Toen lukte het de wetenschappers echter niet om het juiste materiaal met het benodigde actieve oppervlak te ontwikkelen. Uiteindelijk bleek hydrotalciet dat is verrijkt met kaliumcarbonaat de beste adsorberende eigenschappen te hebben. Maar pas met de opkomst van 3D-printtechnologie kon men dat materiaal de juiste vorm geven.

Dankzij de unieke eigenschappen van het materiaal kon TNO de kolommen acht keer compacter maken. Bijkomend voordeel is dat het materiaal niet degradeert, wat weer emissies voorkomt. Het SEWGS-adsorbtiemateriaal is bovendien katalytisch actief voor de water-gas-shift-reactie. Daardoor is er maar één materiaal nodig voor zowel conversie als afvang.

4. Wat zijn de voordelen van SEWGS?

Het grootste verschil met andere bestaande technologieën is dat SEWGS blauwe waterstofproductie combineert met CO2-afvang. De combinatie van deze processen in één reactor leidt tot een veel efficiënter proces, waardoor minder energie verloren gaat. Zo bewees TNO tijdens een proef bij staalproducent SSAB dat voor het afvangen van één ton CO2 uit staalgas 62 procent minder energie nodig was dan met conventionele CO2-afvangtechnologie.

Het behandelde staalgas had hierdoor een zeer lage kostprijs van zo’n 33 euro per afgevangen ton CO2. Dat bedrag is lager dan de huidige emissiehandelsprijs (juni 2021). En dat terwijl SEWGS al 28 procent goedkoper is dan de benchmark. Dankzij de lage kostprijs zijn er nu al toepassingen mogelijk met een positieve business case en een Return of Investment van 5 tot 7 jaar.

5. Wie kan SEWGS gebruiken?

De petrochemische en staalindustrie produceren tijdens hun processen restgassen, die qua samenstelling lijken op synthesegas. Die restgassen gebruiken de bedrijven vaak als energiebron voor andere processen of voor stroomproductie. Met de SEWGS-technologie kunnen deze bedrijven het gas blijven inzetten, zonder de negatieve effecten ervan op het milieu. TNO ziet echter ook toepassingen voor SEWGS in andere gasstromen.

6. Wat is synthesegas?

Synthesegas is een mengsel van koolmonoxide en waterstof. In veel restgassen zit ook veel kooldioxide. Bijna alle organische stoffen, zowel fossiele brandstoffen als bijvoorbeeld afvalstromen uit de landbouw, zijn te vergassen tot synthesegas. In het laatste geval is het gas dan ook een duurzaam alternatief voor aardgas. Als daarbij ook nog de CO2 wordt afgevangen en opgeslagen, ontstaan zelfs negatieve CO2-emissies. SEWGS maakt dit laatste mogelijk.

7. Heeft de technologie zich al bewezen?

Ja, TNO demonstreerde de werking van het SEWGS proces al succesvol op industriële schaal bij het Zweedse staalbedrijf SSAB. In een pilotomgeving van het project Stepwise In Zweden staat een SEWGS-opstelling van tien meter hoog met een diameter van veertig centimeter met daarin drieduizend kilogram adsorptiemateriaal. De cyclische capaciteit van deze installatie is veertien ton CO2 per dag.

8. Wat is blauwe waterstof?

Om onderscheid te maken tussen verschillende productiemethoden van waterstof kende men kleuren toe aan hetzelfde molecuul: groen, grijs, blauw en turquoise. Groene waterstof produceert men door watermoleculen via elektrolyse te splitsen in waterstof. Bij grijze waterstof splitst men aardgas in waterstof en kooldioxide. Grijze waterstof met afvang en opslag van CO2 noemt men blauwe waterstof.

9. Wat gebeurt er met de afgevangen CO2?

In Noorwegen wordt al CO2 opgevangen en opgeslagen in een ondergrondse waterhoudende laag. In Nederland liggen plannen klaar om de CO2 op te slaan in uitgeproduceerde gasvelden in de Noordzee. De glastuinbouw gebruikt al CO2 voor groeibevordering van bloemen en planten. CO2 is bovendien een chemische bouwsteen voor verschillend chemicaliën en kunststoffen.

De CO2 die bij SEWGS overblijft is van zulke kwaliteit dat TNO 20.000 liter methanol kon maken uit staalgas. Maar de technologie is ook geschikt om een mengsel van waterstof en stikstof te maken voor ammoniasynthese.

10. Kan ik een SEWGS-installatie bestellen?

SEWGS heeft zich al bewezen in de praktijk. Over twee jaar staat er in Zweden een SEWGS-opstelling met meerdere kolommen die 150 kton CO2 per dag zal afvangen. Door meerdere kolommen te gebruiken is het mogelijk om continu meer dan 95 procent pure CO2 en waterstof te genereren. Daarna zal TNO de technologie in licentie uitgeven. De configuratie en kostprijs van een installatie is afhankelijk van de specifieke omgeving waarin de installatie haar werk zal moeten doen. Hetzelfde geldt voor de kosten- en energievoordelen die afhankelijk zijn van de precieze situatie.

Meer informatie? Neem direct contact op met Soledad van Eijk.