Een Europees onderzoeksconsortium heeft tijdens een slotconferentie in Brussel de resultaten gepresenteerd van het TITAN-project, een Horizon Europe-project dat biogas rechtstreeks omzet in waterstof en vaste koolstof. De aanpak kan biogasproducenten een extra verdienmodel bieden, vooral op plekken waar aansluiting op het gasnet duur of technisch lastig is.
Biogas bestaat voor het grootste deel uit methaan en koolstofdioxide. Normaal wordt het verbrand of opgewerkt tot biomethaan dat het gasnet op kan. TITAN kiest een andere route. In een reactor die met microgolven wordt verwarmd, wordt het biogas niet verbrand maar uit elkaar gehaald. Daarbij ontstaan twee bruikbare producten: een gasstroom die rijk is aan waterstof, en koolstof in vaste vorm. Doordat de reactor het gas rechtstreeks verhit en er geen aparte, energievretende scheidingsstap nodig is, kan het proces volgens de projectpartners onder de streep energie opleveren in plaats van kosten. Een extra processtap haalt vervolgens nog wat meer waterstof uit de gasstroom.
Van rekenmodel naar werkende reactor
Het project begon met berekeningen en modellen op papier en werkte stap voor stap toe naar een echte, werkende installatie. Op de slotconferentie van 22 juni lieten de onderzoekers zien dat ze die stap hebben gezet, met een reactor die in een testopstelling biogas wist om te zetten. In vaktermen is de techniek daarmee gevalideerd op Technology Readiness Level (TRL) 5, het niveau waarop iets aantoonbaar werkt in een realistische proefomgeving maar nog niet op commerciële schaal draait. Het project loopt van september 2022 tot september 2026 en wordt geleid door het Franse onderzoeksinstituut CNRS.
Twee bestemmingen voor de koolstof
De waterstof die vrijkomt kan helpen om de industrie en het zware transport te verduurzamen, terwijl er gewerkt wordt met reststromen die er toch al zijn. Voor de vaste koolstof onderzoekt TITAN twee bestemmingen. De eerste is gebruik als bodemverbeteraar, om landbouwgrond gezonder en vruchtbaarder te maken. De tweede is de productie van siliciumcarbide, een zeer hard materiaal dat onder meer wordt gebruikt in schuurmiddelen, remonderdelen en elektronica. Die koolstof levert dus een tweede inkomstenbron op naast de waterstof. En omdat de koolstof in vaste vorm wordt vastgelegd in plaats van als CO2 de lucht in te gaan, werkt het tegelijk als een manier om koolstof langdurig op te slaan.
Volgens de projectpartners is het potentieel groot. TITAN rekent op een productie van 0,6 megaton groene waterstof in 2030, oplopend tot bijna 4 megaton per jaar vanaf 2045. Dat zou neerkomen op ongeveer 237 megaton vermeden CO2 tot 2045. Het gaat hierbij om verwachtingen die afhangen van verdere opschaling; voor brede commerciële toepassing zijn nog enkele jaren nodig. De Europese Biogas Associatie, een van de partners, ziet waterstof uit biogas als aanvulling op de bestaande markt voor biomethaan en besprak op de conferentie ook de maatschappelijke acceptatie en de plek van deze techniek in het Europese beleid.
De onderzoekers wijzen erop dat de reactor in verschillende maten kan worden gebouwd, van kleine installaties die biogas lokaal omzetten in stroom tot grotere fabrieken voor waterstof en chemische grondstoffen. Welke opzet rendabel is, hangt af van de schaal en de infrastructuur op een locatie. Voor biogasproducenten die nu vooral biomethaan leveren, komt er zo een tweede mogelijke afzetroute voor hun gas in beeld.
In onderstaande video lichten de onderzoekers Marilena Radoiu en Valentin L’hospital (Microwave Technologies Consulting) en projectcoördinator David Farrusseng (IRCELYON) de resultaten van het project toe.
Bronnen: European Biogas Association, slotconferentie TITAN, projectpagina TITAN, Europese Commissie (CORDIS)
Beeld: videostill van de youtubevideo Titan project
