Een consortium van Nouryon, Gasunie en vier partners ontvangt elf miljoen Europese subsidie voor het groene waterstofproject ‘Djewels’. De partners installeren een twintig megawatt elektrolyser in Delfzijl voor de productie van waterstof als basis voor groene methanol.

De subsidie komt van de Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH-JU). Dit is een samenwerking tussen de Europese Commissie en de industrie dat de ontwikkeling van nieuwe waterstoftechnologie stimuleert. Het project krijgt ook vijf miljoen euro subsidie van het Waddenfonds. De twintig megawatt elektrolyser van Nouryon en Gasunie zou de eerste in haar soort zijn die op deze schaal in Europa wordt geïmplementeerd.

Bij het Djewels-project zijn nog vier andere partners betrokken. McPhy levert innovatieve alkaline elektrolysers om hernieuwbare elektriciteit om te zetten in drieduizend ton groene waterstof per jaar. BioMCN combineert deze waterstof met CO2 uit andere processen om hernieuwbare methanol te produceren. Dit levert een CO2-reductie op van 27.000 ton per jaar. DeNora levert daarnaast elektroden en Hinicio is betrokken als consultant met een specialiteit in waterstof.

Alkaline

Er zijn twee waterelektrolyse-technologieën die commercieel verkrijgbaar zijn op MW-schaal: alkaline technologie en PEM (proton exchange membrane) technologie. Over het algemeen geldt dat alkaline elektrolyzers relatief groot en inflexibel zijn, terwijl PEM elektrolyzers klein, compact en flexibel zijn. Daar staat echter tegenover dat PEM elektrolyzers relatief veel dure en zeldzame materialen bevatten, terwijl dit bij alkaline elektrolyzers veel minder het geval is. Het consortium koos voor alkaline technologie vanwege de lagere investeringskosten en het een lagere energieverbruik. De hogere flexibiliteit en het lagere gewicht van de PEMtechnologie zijn momenteel niet voldoende om dit kostentechnisch te compenseren.

Opschalen

Alhoewel 3.5 kiloton een significante hoeveelheid waterstof is, is het nog steeds slechts een klein gedeelte van de totale waterstofvraag in Nederland (110 PJ wat correspondeert met 775 kiloton). Bovendien wordt verwacht dat deze vraag richting 2050 flink zal toenemen. Op termijn zullen dan ook veel grotere waterelektrolysefabrieken nodig zijn met vermogens van meer dan één gigawatt. De eerste fabriek kan gezien worden als een kleine maar belangrijk opstap naar deze grotere fabrieken.

Nouryon en Gasunie nemen in 2020 een definitief investeringsbesluit voor de fabriek. Tegelijkertijd onderzoeken beide bedrijven mogelijkheden om de capaciteit van de installatie te verhogen van twintig megawatt tot zestig megawatt om te kunnen voldoen aan de vraag naar groene waterstof voor de productie van duurzame vliegtuigbrandstof.

Doel van het waterstofproject is om de vragen te beantwoorden die gepaard gaan met een dergelijke opschaling van elektrolysetechnieken. Behalve de keuze voor de juist elektrolysetechniek, is de inpassing van een dergelijk grote elektrolyser in een industriële omgeving ook een uitdaging. Zo moet er voldoende capaciteit zijn op het elektriciteitsnet, en moet er voldoende demiwater aanwezig zijn om te kunnen splitsen.

Daarnaast willen de Djewels partners ook weten hoe flexibel ze het systeem kunnen inzetten. Alkaline elektrolysers staan namelijk niet zo bekend om hun flexibiliteit. De toegepaste elektrolysers van het Franse McPhy lijken beter te kunnen omgaan met verschillende deellasten.

Nouryon en Van Remmen UV Technology combineren hun technologie om pharmaceutische microvervuiling, ofwel medicijnresten, uit afvalwater te scheiden. De combinatie van Advanox Ultraviolet en MicrOx waterstofperoxide kan negentig procent van de pharmaceutische residuen uit het water verwijderen.

Een afvalwaterzuiveringsstation in het Zweedse stadje Växjö krijgt de primeur. De Zweden testen de combinatie van Advanox UV, van Van Remmen Technology en de waterstofperoxide van Nouryon.

Medicijnresten afvalwater

De aanwezigheid van medicijnresten in afvalwater is een groeiend probleem waar meerdere oplossingen voor worden bedacht. Zo probeert Pharmafilter de medicijnresten al bij de bron aan te pakken, veelal ziekenhuizen. Veel mensen gebruike chter thuis medicijnen, die op den duur via de ontlasting in het rioolwater belanden. Hier zitten onder andere hormoonverstorende stoffen bij, maar ook andere farmaceutica. De Europese Unie kondigde aan maatregelen te nemen om farmaceutica in water zoveel mogelijk te voorkomen.

Werking

De oplossing van Van Remmen is in de praktijk zeer efficiënt gebleken. Men voegt een kleine hoeveelheid waterstofperoxide aan het afvalwater toe. Daarna zorgt de Advanox-reactor via UV-C licht ervoor dat de waterstofperoxide zich in hydroxyl-radicalen splitst. Deze krachtige radicalen oxideren vrijwel alle dichtstbijzijnde verontreiniging.

Sneller

Van Remmen paste de Advanox-technologie is in meerdere pilotopstellingen toe. Hieruit bleek dat de technologie zorgt voor een sneller proces (tot veertig procent sneller) en leidt tot betere resultaten. Het behandelde afvalwater voldeed aan de strengste kwaliteitsnormen. Een ander voordeel is dat de technologie zorgt voor minder tot geen toxische bijproducten. Ook het risico op het ontstaan van schadelijk halogeenverbindingen, chlooramines of waterstofcyanide is nihil.

Papierafval kan een tweede leven krijgen als grondstof voor de chemische industrie. Verschillende partijen waaronder chemieconcern Nouryon gaan onderzoeken wat de mogelijkheden zijn. De overheid financiert mee. 

Tonnen papier worden momenteel jaarlijks door het toilet gespoeld en weggegooid. Deze bevatten grote hoeveelheden waardevolle cellulose. Reden voor ISPT, Institute for Sustainable ProcessTecchnology, om te onderzoeken hoe chemicaliën uit papierafval zijn te produceren. Het Cell-U-Value project loopt tot oktober 2022 en is een samenwerking met KNN Cellulose, de Universiteit van Groningen en Nouryon.

Extractie

Het project begint met een haalbaarheidsstudie in het lab om deze cellulose om te zetten in azijnzuur, dat kan worden gebruikt om nuttige chemicaliën te maken, zoals monochloorazijnzuur. Erik Pijlman van KNN: ‘Cellulose is een materiaal dat zeer geschikt is om chemicaliën op een duurzame manier te maken. Op dit moment heeft afvalcellulose een negatieve economische waarde, waardoor het ook economisch interessant is. Het heeft een groot potentieel voor gebruik als grondstof in grootschalige industriële processen.’

Voor de omzetting van papierafval in chemische bouwstenen wordt gedacht aan  van hydrolyse en fermentatie, geïntegreerd met reactieve extractie. De focus zal liggen op opschalen naar een volledige waardeketen, zowel economisch als ecologisch. Daarna zal een pilot worden gedaan om duidelijkheid te krijgen over het functionele productieproces van 10 ton biogebaseerde fijnchemicaliën gemaakt van cellulose.

Aanbodzijde

Cellulose uit afval wordt volgens Pijlman al in de bouw- en infrastructuursector gebruikt. ‘Op grote schaal wordt het lucratief om nog meer cellulose uit afvalstromen te halen.’ Om een ​​volledige waardeketen te ontwikkelen, nodigt Pijlman nieuwe partners uit om zich specifiek aan de aanbodzijde bij de ontwikkeling aan te sluiten. Deze partners kunnen leveranciers zijn van de waterautoriteiten, de papierindustrie, de recyclingindustrie en afvalverwerkingsbedrijven.

Het Cell-U-Value project wordt medegefinancierd door de Topsector Energie door het ministerie van Economische Zaken en Klimaatbeleid.