Groene energie
uit zwart goud

Steenkool, aardolie en aardgas zijn al eeuwenlang in gebruik als energiebron. Behalve energie leveren ze ook een bijdrage aan de vervuiling van het milieu. De laatste jaren ligt het gebruik van deze fossiele brandstoffen onder vuur, omdat de voorraad eens opraakt en verbranding ervan steeds meer kooldioxide (CO₂) in de atmosfeer brengt. Dat draagt bij aan de opwarming van de aarde. Een reden om uit te zien naar alternatieven. Wind- en zonne-energie liggen voor de hand, maar in vergelijking met fossiele brandstoffen is de kostprijs hoog en het rendement laag.

Een andere bron van duurzame energie is biomassa: plantaardig materiaal. In plaats van planten te gebruiken die na een proces van vele eeuwen diep in de aardkorst omgezet zijn in steenkool of aardolie, is het ook mogelijk bomen en planten te benutten die nú groeien. Bij het gebruik van biomassa komt er netto niet meer CO₂in het milieu terecht. De kringloop van kooldioxide is dan kort. Grenenhout afkomstig uit de bosbouw is hooguit tien tot vijftien jaar oud en heeft dus nog maar kortgeleden kooldioxide uit de lucht opgenomen. Zeker als voor de productie van biomassa speciale bossen worden aangelegd of alleen afvalhout wordt gebruikt, komt er geen extra CO₂in de atmosfeer”, zegt dr. W. Prins van Biomass Technology Group (BTG) in Enschede, een bedrijf dat onderzoek doet naar energie uit biomassa en nauwe contacten onderhoudt met de Universiteit Twente.

Houtskool
Een van de nieuwste technieken waar het bedrijf onderzoek naar doet, is pyrolyse: het bij hoge temperaturen uiteenvallen van hout in kleinere, vluchtige brokstukken. Prins is leider van het onderzoek. Een metershoog apparaat in de fabriekshal de roterende conusreactor die gebouwd is in samenwerking met apparatenbouwer KARA uit Almelo produceert per uur 200 kilogram bio-olie. Als je hout verhit in afwezigheid van zuurstof, verbrandt het niet. De langgerekte houtmoleculen vallen uiteen in kleinere exemplaren en komen vrij als pyrolysedampen. Door die damp snel af te koelen, vormt zich een bruine vloeistof, de bio-olie”, legt Prins uit.

Het pyrolyseproces is al eeuwenlang bekend. De productie van houtskool is een vorm van langzame pyrolyse. Dat brengt wel veel kool op, maar weinig damp. Wij hebben het proces zo veel mogelijk geoptimaliseerd door kleine houtdeeltjes te gebruiken, tot 5 millimeter, en die zo snel mogelijk op te warmen, de zogenaamde flash-pyrolyse. Dan vormt zich veel damp en weinig kool. Het is een nieuwe techniek die sinds eind jaren tachtig in ontwikkeling is.”

Het apparaat verhit houtsnippers pijlsnel tot 550 graden. Uit de houtsnippers ontstaat maximaal 75 procent bio-olie. Daarnaast ontstaat 15 procent gas en blijft er 10 procent houtskool over, vermengd met een beetje as.

Evenaar
Bio-olie is volgens Prins een vloeistof met gouden mogelijkheden. De productie van de olie kan plaatshebben in landen waar veel biomassa aanwezig is, bijvoorbeeld rond de evenaar. Olie is gemakkelijk en efficiënt af te voeren over zee. Bulktransport van hout bevat veel lucht. Ik schat dat het te vervoeren volume ongeveer tot een kwart is terug te brengen door het eerst te verwerken tot bio-olie. De overheid verplicht de elektriciteitssector om in 2010 ten minste 10 procent van de totale productie duurzaam op te wekken. Als die kiest voor verbranding en vergassing, levert dat een enorm logistiek probleem op. Vrachtwagens met hout rijden af en aan en de stapels hout bij de centrales zijn dan even groot als de hopen steenkool op het terrein. Bio-olie kan eenvoudig worden opgeslagen tot het moment dat veel energie nodig is, bijvoorbeeld bij een koude periode in de winter.”

Pyrolyse van biomassa biedt voordelen ten opzichte van een alternatieve manier van biomassabenutting, het vergassen ervan. Omdat daarbij de temperatuur veel hoger is, komen er allerlei milieuonvriendelijke stoffen in het gas, die eerst verwijderd moeten worden. De productie van bio-olie is een soort destillatieproces en dus meteen een reinigingsstap. Verontreinigingen door bijvoorbeeld zware metalen en alkali's komen in de as en niet in de olie terecht.”

Van belang bij de keuze hoe biomassa te benutten, is de energieopbrengst. Prins: Het is moeilijk een schatting te geven van het totale rendement. Dat is sterk afhankelijk van de grootte van de elektriciteitscentrale. Bij verbranding is het rendement hooguit 20 procent. Vergassing levert veel meer elektriciteit op, 35 tot 40 procent, en pyrolyse zweeft daar tussenin: 30 to 35 procent, schat ik.”

Koers
Over de hele wereld houdt slechts een handvol bedrijven zich bezig met pyrolyse, aldus Prins. BTG is niet het verst, maar we liggen behoorlijk op koers. Er loopt nu een project van drie jaar waarin we een proeffabriek ontwikkelen die 2000 kilogram bio-olie per uur produceert. De fabriek komt in Vriezenveen te staan en de bio-olie gaan we misschien leveren aan een grote kolencentrale of een kleine regionale biomassacentrale.”

BTG is de enige die werkt met een roterende conusreactor. In Canada staan drie commerciële installaties van het bedrijf Ensyn waarbij houtsnippers op een wervelbed heel snel worden verhit. Ensyn wil in de toekomst ook bio-oliebrandstof leveren, maar produceert nu vooral vloeibare rook (zie kader). Het bedrijf is goed voor 8000 ton olie per jaar. Wij zitten nu op 1100 ton per jaar, maar als de proeffabriek in Vriezenveen draait, vertienvoudigt dat.”

De overheid wil in kolencentrales duurzame energie opwekken door biomassa bij te stoken, daar kan niemand omheen. Prins: Als burger maakt het me niet zo veel uit op welke manier dat gebeurt. Persoonlijk geloof ik in flash-pyrolyse. We kunnen bewijzen dat bio-olie toekomst heeft. Voor de proeffabriek in Vriezenveen krijgen we EU-subsidie. Met deze subsidie kunnen we onszelf bedruipen, ook al is het geen vetpot. Als we afnemers weten te overtuigen van de voordelen van pyrolyse en goede partners vinden, gaat de techniek in de toekomst een grote plaats innemen.”

Rookworst, dieselolie en energiecentrales

Interessante sites:
Over het bedrijf BTG en pyrolyse: www.btgworld.com

Over het ECN:
www.ecn.nl

Andere pyrolyse-bedrijven:
www.ensyn.com