biobrandstof
CO2 reductie
Innovatie
verduurzaming

Shell en KLM kwamen begin februari met een wereldprimeur: een passagiersvliegtuig dat vliegt op een mengsel dat echt duurzame, synthetische kerosine bevat. Het voorstel voor dit project voor groene vliegtuigbrandstof kwam van het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. Shell pakte de handschoen op en klaarde de complexe klus binnen de gestelde termijn van een half jaar. “The big hairy audacious goal werd het genoemd”, verduidelijkt bij Shell onderzoeker en projectleider Tim Baart de moeilijkheidsgraad van de vraag van het ministerie. Een verslag van keihard doorpakken.

“Een harige uitdaging was het zeker”, licht Baart toe wat er allemaal nodig was voor het realiseren van de klus waarover het ministerie begin 2020 met Shell in gesprek ging: Het produceren van 500 liter synthetische kerosine uit CO2, water en groene stroom, met als deadline eind 2020. “Die tijdsdruk en het aan elkaar moeten knopen van verschillende stukjes complexe technologie op een nog niet eerder vertoonde schaal, maakte het extra uitdagend.” En spannend bleef het tot vlak voor de deadline. Want toen moest de geproduceerde 500 liter worden gecertificeerd voor de strenge veiligheidseisen van de luchtvaart. “Toen was het erop of eronder. Want die ene batch maken kostte zes maanden. Dus nog even snel een nieuwe batch maken zou niet zijn gelukt. Maar gelukkig was alles in orde en hebben we een wereldprimeur, dus dat Shell dit als eerste op deze schaal allemaal voor elkaar heeft.”

Bottleneck

Shell zei trouwens niet meteen volmondig ja tegen het ministerie. Baart: “Intern hebben we wel even grondig nagedacht over of we er wel of niet aan moesten beginnen. Want voor de aanpak waren er meerdere opties. Zoals voor de bron voor CO2. Een andere bottleneck was dat, om die CO2 meer reactief te maken, deze moest worden verwerkt tot koolstofmonoxide. We wisten welke reactie we daarvoor wilden gebruiken, maar niet zeker was of dit proces zodanig was op te schalen dat het bruikbaar was voor het halen van de deadline. Daar hebben we dus intern eerst goed naar moeten kijken. Dat zeiden we daarna ook eerlijk tegen het ministerie: We denken dat we het kunnen doen, maar een garantie geven gaat niet. Maar natuurlijk heb je als bedrijf een eer hoog te houden, dus dat maakte de druk extra groot.”

Spin in het web

Bij het Shell Technology Centre Amsterdam (STCA) ging Baart (31) als “spin in het web” met een kernteam van een tiental collega-ingenieurs fulltime aan de slag om het project tot een goed einde te brengen. “Teamleden waren ieder verantwoordelijk voor een belangrijke bouwsteen in het geheel, zoals de bouw van de CO2-reactor, de waterstof elektrolyser, het Fischer-Tropsch proces om koolmonoxide verder te laten reageren met waterstof, en natuurlijk de kwaliteit van de geproduceerde kerosine.” Totaal droegen veel meer Shell-medewerkers bij aan het succes van de onderneming. Baart: “Voor een complex project als dit heb je kennis nodig van heel veel verschillende werkgebieden. Dus totaal leverden meer dan honderd mensen input voor het compleet krijgen van de puzzel.”

Koeienmest

Voor de benodigde CO2 stemde het ministerie in met de twee bronnen die Shell voorstelde om het project behapbaar en betaalbaar te houden: CO2 afgevangen op de Shell-raffinaderij in Pernis en bij een biogasfabriek van een Friese melkveehouder. In principe maakt het voor het proces niet uit waar de CO2 vandaan komt. Zo had deze ook met ‘direct air capture’ technologie uit de lucht kunnen worden gevangen. Deze laatste optie was gegeven de tijdsdruk niet haalbaar. En over de keuze van CO2 uit biogas: “Die biogasfabriek gebruikt koeienmest en landbouwafval, dus dat is meer ‘groene’ CO2. We vonden het heel leuk om die biogene CO2 ook mee te nemen in onze kerosine.”

Niet kat in het bakkie

Het STCA kan zelf groene waterstof maken, met een water elektrolyser die gebruik maakt van stroom van zonnepanelen op het dak. Dat maakt het onderzoekscentrum bij uitstek geschikt voor de productie van de 500 liter-batch. “Dus die keuze was snel gemaakt”, vertelt Baart. Maar tijdens het proces ging niet alles van een leien dakje. Heel spannend werd het toen de CO2-reactor voor de tweede keer brak. “Bij een innovatief project als dit wisten we bij de start al dat het niet allemaal kat in ’t bakkie zou zijn en dat de reactor zou kunnen breken. Daarom staat die voor de veiligheid ook in een kooi van kogelwerend glas. En reactormateriaal vinden dat bestand is tegen de vereiste hoge temperatuur en druk, maar dat zelf niet meedoet aan de reactie, was ook best moeilijk. We hadden meerdere ideeën over hoe het zou kunnen, maar toen het voor de tweede keer misging, brak het zweet me wel uit. Dat was in de zomer. Dan weet je hoeveel weken je nodig hebt om de boel weer aan de praat te krijgen en dat het richting de deadline steeds krapper wordt.”

Corona speelde project parten

Toen de reactor weer liep, was het ook niet een kwestie van plug-and-play, benadrukt Baart. “Alle verschillende bouwsteentjes moesten tegelijkertijd werken. Als een zo’n steentje haperde, en dat gebeurde af en toe, lag de productie stil en moesten we als team keihard doorpakken om het proces weer op gang te brengen.” Daarbij speelde corona het team ook parten. “Natuurlijk hielden we ons aan de coronaregels. Maar dingen als laboratoriumapparatuur bijstellen werden daardoor een stuk lastiger, omdat mensen op de werkvloer meer afstand moesten houden of doordat iemand op het laatste moment afzei wegens virussymptomen.”

Opschalen hangt af van regelgeving

Nu het project is geslaagd, is de volgende stap het opschalen van de productie. Baart wijst er in dit verband op dat Shell al op commerciële schaal synthetische kerosine maakt met aardgas als input. Het bedrijf nam daarvoor in 2012 in Qatar de Pearl Gas to Liquids (GTL) installatie in gebruik. Dat is ’s werelds grootste fabriek voor de productie van vloeibare brandstoffen, zoals diesel en kerosine gemaakt vanuit aardgas. “Wat we nu in Amsterdam hebben laten zien, is dat je die aardgas als bron kunt vervangen door CO2, water en hernieuwbare stroom. En vanaf het moment dat je het tussenproduct koolstofmonoxide hebt gemaakt, bouw je voort op hele volwassen technologie. Dat biedt veel hoop dat het produceren van duurzame synthetische kerosine technologisch ook op grote schaal kan. Waar het nu om gaat, is dat het commercieel levensvatbaar wordt. Dat vereist grote investeringen. Wat investeerders dan over de brug helpt, is als ze weten waar ze voor de langere termijn aan toe zijn. Dan heb je het vooral over wet- en regelgeving. Mag er bijvoorbeeld ook CO2 van een raffinaderij of een cementfabriek als bron voor het proces worden gebruikt om het eindproduct als duurzaam te kwalificeren? En mag blauwe waterstof ook, of moet het vanaf de start groene waterstof zijn? Dat zijn dus beleidskeuzes. Maar die helderheid moet er gewoon snel komen, want zo’n fabriek zet je echt voor tientallen jaren neer.”

Meer weten? Neem contact op.

VNPI Nieuwsbrief

Blijf op de hoogte
van de ontwikkelingen

Meld je aan voor onze nieuwsbrief