nieuws

Pure katalysator maakt coal-to-liquids schoner

Publicatie

22 okt 2018

Categorie

Het Nieuwe Produceren

Soort

nieuws

Tags

Katalysatoren, syngas

‘Het is zeer waarschijnlijk dat landen met veel kolen hun kolenvoorraden zullen blijven benutten in de komende decennia’, stelt hoogleraar Emiel Hensen van de TU Eindhoven. ‘We willen ze helpen om dit zo duurzaam mogelijk te doen.’ Onderzoekers uit China en van de TU Eindhoven hebben een katalysator ontwikkeld waarmee steenkool schoner kan worden omgezet in vloeibare brandstoffen.

De eerste stap van deze coal-to-liquids technologie is de omzetting van kolen naar syngas, een mengsel van koolmonoxide (CO) en waterstof (H2). Daarna wordt een deel van de CO eruit gehaald via ‘water-gas shift’. Het doel hiervan is om de juiste verhouding te bereiken tussen de CO en H2. In de volgende stap wordt het mengsel via het zogenoemde Fischer-Tropsch-proces omgezet naar de gewenste vloeibare brandstoffen, zoals benzine of diesel.

De onderzoekers wisten een belangrijk probleem op te lossen in de Fischer-Tropsch reactor. De katalysatoren die daarin meestal worden gebruikt, hebben als nadeel dat ze ongeveer dertig procent van het CO omzetten in ongewenst CO2, in plaats van in brandstof. Het CO2 is vervolgens moeilijk af te vangen en bovendien kost de omzetting een hoop energie, die dus deels voor niets wordt gebruikt.

Instabiel

Een katalysator die vrijwel geen kooldioxide genereert, bestond al wel maar hij stond te boek als te instabiel voor de hoge druk en temperatuur van het Fischer-Tropsch-proces. Het onderzoeksteam ontdekte dat die instabiliteit werd veroorzaakt doordat de katalysatoren niet puur zijn, maar bestaan uit meerdere componenten. Zij maakten daarom een pure vorm van een specifieke katalysator. Deze pure epsilon-ijzercarbide blijft wel stabiel werken onder typische industriële procescondities van 2.500 graden Celsius en 23 bar.

De nieuwe katalysator zorgt ervoor dat er geen CO2 meer vrijkomt in de Fischer-Tropsch reactor. Daardoor daalt het energieverbruik, wat bij een typische coal-to-liquids-fabriek zo’n 25 miljoen euro per jaar kan schelen. De onderzoeksresultaten zullen waarschijnlijk ook een rem zetten op de pogingen om katalysatoren te ontwikkelen gebaseerd op kobalt. Kobaltkatalysatoren tackelen weliswaar ook het CO2-probleem, maar ze zijn duur en kobalt wordt in rap tempo schaars door het toegenomen gebruik in batterijen.