De chemie maakt haar belangrijkste grondstoffen nog bijna volledig uit aardgas en nafta, een product uit aardolie. Wat er nodig is om die basis te vervangen, staat in een studie die DECHEMA op 20 juli publiceerde. De Duitse vereniging voor chemische techniek en biotechnologie voerde het onderzoek uit voor onderzoeksbureau IREES, en keek daarbij naar de chemische industrie in Duitsland.
Drie koolstofbronnen kunnen aardgas en nafta volgens de studie op termijn vervangen. De eerste is CO2 uit bronnen waar de uitstoot niet te vermijden is, zoals cement- en kalkfabrieken, en uit biogene bronnen zoals biogasinstallaties. De tweede is biogene rest- en afvalstromen. De derde is kunststofafval. Voor elke bron beschrijven de onderzoekers de hele keten, van de voorbewerking van de grondstof tot de grote petrochemische platformchemicaliën waar de rest van de chemie op voortbouwt. Door die ketens onderling te vergelijken komen ze uit bij wat ze efficiëntieprocessen noemen. Die zijn technisch al redelijk ver, bieden duidelijk zicht op lagere kosten en een lager energiegebruik, en hebben bovendien weinig grondstof nodig.
Drie routes naar dezelfde bouwstenen
Voor de omzetting zelf onderscheidt de studie drie hoofdroutes. De eerste heet power-to-X. Daarbij maken CO2 en groene waterstof samen methanol, en uit die methanol volgen weer basisstoffen. Een variant is de fischer-tropschroute, die synthetische grondstoffen levert voor de stoomkraker, de installatie waarin de chemie haar bouwstenen maakt. De tweede route is vergassing van biomassa, waarna het synthesegas verder wordt omgezet. De derde is thermochemische recycling van kunststof, vooral via pyrolyse, waarbij afval zonder zuurstof wordt verhit tot er grondstoffen overblijven die de kraker aankan.
Die routes concurreren niet noodzakelijk met elkaar. DECHEMA wijst erop dat sommige processen elkaar aanvullen. Kunststof en biomassa kunnen bijvoorbeeld samen worden vergast, en pyrolyse en fischer-tropschsynthese kunnen naast elkaar draaien om de kraker te voeden. Er zijn dus meerdere technische wegen naar dezelfde chemische bouwstenen, zolang alternatieve koolstof en hernieuwbare energie samenkomen.
Wat er buiten het lab moet gebeuren
Voordat dit op industriële schaal draait, is nog onderzoek nodig aan losse processtappen, plus ervaring uit pilots en demonstratiefabrieken. De studie noemt vier terreinen: het voorbewerken van de grondstof, het ontwikkelen van katalysatoren, de reactietechniek en het opwerken van het product. Die vier moeten in samenhang worden bekeken, want alleen dan valt er echt te winnen op energie en grondstof. Ook processen die technisch nog onrijp zijn maar wel bijzonder efficiënt, zoals homogeen gekatalyseerde methanolsynthese en het rechtstreeks maken van olefinen uit synthesegas, horen volgens de onderzoekers bij de prioriteiten.
Daarnaast noemt de studie drie voorwaarden die buiten de techniek liggen. Fabrieken die overstappen op elektriciteit hebben een stroomprijs nodig die internationaal kan meekomen. Er moeten sneller bovenregionale transportnetten komen voor CO2 en waterstof. En de politiek zou duidelijk moeten kiezen voor stoffelijke toepassing van biomassa en kunststofafval boven verbranding voor energie.
De onderzoekers plaatsen daar wel een kanttekening bij. De omslag maakt de chemie minder afhankelijk van fossiele import, maar niet zelfvoorzienend. De afhankelijkheid verschuift naar waterstof en waterstofderivaten uit landen met veel goedkope hernieuwbare energie. Blijft de vraag wie dat betaalt. Om de waarde in Duitsland en Europa te houden, ziet de studie meer in het ombouwen van bestaande fabrieken dan in dure nieuwbouw op lege grond.
De studie ontstond binnen EE4InG2, een onderzoeksproject dat wordt gefinancierd door het Duitse ministerie van Economische Zaken en Energie. Het rapport is gratis te downloaden.
Bron: DECHEMA
