Vlaanderen mikt met Moonshot op elektrificatie van chemiefabrieken

BASF is een van de zes multinationals die het consortium ‘cracker of the future’ hebben gevormd. ©Wouter Van Vooren

De Vlaamse overheid stopt 3 miljoen euro in onderzoek om de grootste CO₂-uitstoters van de chemiesector, de kraakinstallaties, radicaal aan te pakken. Een uitdaging die ook de mastodonten met vereende krachten aangaan. ‘We hebben elkaar keihard nodig.’

‘Als je iets aan de CO₂-uitstoot van de Vlaamse chemiesector wil veranderen, dan moeten de kraakinstallaties het eerste aandachtspunt zijn’, zegt Luc Van Ginneken van Catalisti, de speerpuntcluster van de Vlaamse chemie- en kunststoffenindustrie.

Dat zijn de basisfabrieken waarop hele petrochemische clusters zijn gebouwd. Nafta - een van de producten uit de olieraffinaderijen - wordt er ‘gekraakt’ in ethyleen, propyleen en butadieen, die op hun beurt de basis vormen voor allerhande kunststoffen in autobumpers, tandenborstels, windmolenwieken en petflessen.

Het kraken gebeurt in grote fornuizen waar reactorbuizen met nafta en stoom doorlopen. De nafta wordt opgewarmd tot 830 graden door aardgas te verbranden. Daarbij komt CO₂ vrij. Daar kan je niet omheen. Tenzij je het proces radicaal omgooit.

De bedoeling is tegen 2030 een eerste demo-installatie in te bouwen in een bestaande kraker. Dat geeft de industrie dan 20 jaar tijd om alles aan te passen.
Walter Vermeiren
Voorzitter van consortium ‘Cracker of the future’

Zoals verwarming op aardgas in gezinswoningen plaatsmaakt voor elektrisch aangedreven warmtepompen, wordt ook in de chemie aan elektrificatie gedacht. Zes multinationals –BASF, Total, Sabic, BP, LyondellBasell en Borealis - hebben daarom het consortium ‘cracker of the future’ gestart in 2019 in samenwerking met Brightlands Chemelot Campus, om het kraakproces te elektrificeren zodat het op termijn op groene stroom en klimaatvriendelijker kan draaien. Dow en Shell hebben ook een aparte samenwerking, net als BASF en Linde.

Door te elektrificeren kunnen de krakers in de Antwerpse haven jaarlijks 2,6 miljoen ton CO₂-uitstoot - een kwart van de hele chemiesector - vermijden.

‘De uitdagingen van de Europese Green Deal zijn groot. Door samen te werken drukken we de kosten. 2050 is het einddoel, maar in 2030 moet ook al iets op tafel liggen. We hebben elkaar keihard nodig’, zegt Walter Vermeiren, technology intelligence manager bij Total en voorzitter van het consortium.

Grote stap verder

‘Als je de kraakfornuizen kan elektrificeren, ben je een grote stap verder. Maar het is complex. We hebben 13 concepten opgelijst waarmee je nafta theoretisch met elektriciteit kan opwarmen tot 830 graden. Tegen de zomer willen we er een of twee selecteren.’ De bedoeling is tegen 2025 een prototype te bouwen, en in 2030 een eerste demo-installatie in te bouwen in een bestaande kraker. ‘Dat geeft de industrie dan 20 jaar de tijd om alles aan te passen’, zegt Vermeiren.

Terwijl de mastodonten volop in gang zijn geschoten, staat een klein Fins bedrijfje - Coolbrook - al een aantal stappen verder met een technologie die voortbouwt op een uitvinding van een Russische ruimtevaartingenieur. In het systeem van Coolbrook - waar tien jaar werd aan gewerkt - loopt nafta door een element dat roteert aan 20.000 toeren per seconde. De kinetische energie wordt omgezet in warmte, waardoor het mengsel in een fractie van een seconde een extreem hoge temperatuur krijgt.

Coolbrook bouwt dit jaar in het Nederlandse Geleen een proefinstallatie, goed voor een investering van 13 miljoen euro en een capaciteit van 500 kilo per uur, peanuts in vergelijking met de tienduizenden tonnen die een volwassen kraker er elk uur doorjaagt. ‘Maar je moet ergens beginnen’, klinkt het.

Ook in Vlaanderen wordt onderzoek gedaan naar rotortechnologie, als een onderdeel van het project P2O, waarvoor Vlaanderen 3 miljoen euro subsidies geeft. Daarmee kunnen de komende vier jaar een achttal doctoraatsstudenten aan de slag.

In een klassieke kraker stroomt nafta door buizen met metaallegeringen, maar in een elektrisch concept zijn nieuwe materialen nodig. En welke vorm moeten die krijgen? Kan je met 3D-printing kanaaltjes in de reactorbuizen maken zodat het mengsel erin beter de warmte opneemt? Dat vergt ook inzichten in fluidica, stromingsleer, want het mengsel moet een enorm snelle doorlooptijd hebben. Het zijn bulkinstallaties en moeten dus volumes kunnen draaien om kostenefficiënt te zijn.

‘En als je elektrificeert, moet je ook een oplossing vinden voor het methaangas dat vrijkomt als restproduct van het kraakproces. Nu wordt dat mee verbrand in het fornuis. In een elektrische kraker moet je er iets anders mee doen. We gaan bekijken of we het met plasmatechnologie kunnen omzetten in ethyleen.’

25%
Door de kraakinstallaties in Vlaanderen niet op aardgas maar op groene stroom te laten draaien, kan 2,6 miljoen ton CO₂-uitstoot vermeden worden. Dat is goed voor een kwart van de totale chemiesector.

Het project past in het Moonshot-programma van de Vlaamse overheid om de CO₂ in de industrie drastisch te verminderen. ‘Het gaat om fundamenteel onderzoek. Het doel is de puzzelstukken te maken, zodat de industrie de hele puzzel later kan leggen’, zegt Van Ginneken.

Veel groene stroom nodig

De technologie zal er zeker komen, denkt Vermeiren, maar alles staat of valt met de investeringskosten en met de beschikbaarheid van voldoende en betaalbare hernieuwbare energie. ‘We hebben enorm veel groene stroom nodig, en we zijn niet de enige, want de hele wereld elektrificeert.’ Neem je alle krakers in de hele as Antwerpen, Rotterdam en Ruhrgebied, dan heb je de hele stroomconsumptie van België nodig.

Voor Els Brouwers, klimaatexperte van Essenscia, de koepel van Belgische chemiebedrijven, is elektrificatie geen silver bullet. ‘Het is maar één van de pistes op weg naar een koolstofarme chemie.’

Denk ook aan de ontwikkeling van producten op basis van hernieuwbare grondstoffen, chemische recyclage van plastics, groene waterstof voor de productie van ammoniak (nu goed voor 15 procent van de uitstoot in de sector), het opvangen en opslaan van CO₂ en het hergebruik ervan. Het Duitse Covestro gebruikt CO₂ bijvoorbeeld als grondstof voor matrasmaterialen.

‘Eigenlijk hangt alles samen’, zegt Brouwers. ‘Elektrificatie. Pijpleidingen voor CO₂. Voor waterstof. Het is een grote puzzel die gelegd moet worden. Het voordeel is dat we hier in Vlaanderen een grote cluster hebben. Dat maakt ons tot een ideale testzone voor innovatie.’

De grote klimaatslag

De industrie vertegenwoordigt samen met de elektriciteitsproductie bijna de helft van alle CO₂-uitstoot in België. De Tijd gaat op zoek naar technologie die in die industrie op grote schaal het verschil kan maken in De grote klimaatslag.

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie