Aan de Afsluitdijk staat sinds 2014 de proefinstallatie ‘Blue Energy’. Door zoet en zout water langs membranen te laten stromen, wordt elektriciteit opgewekt. Maar met die membranen kan REDstack veel meer. Van het ontzouten van slootwater tot terugwinning van ammoniak. Zelfs CO2-afvang behoort tot de mogelijkheden. ‘Van een R&D bedrijf zijn we ook bouwers van stacks geworden’, zegt Pieter Hack, oprichter en CEO van REDstack.
Onder zacht gefluister van de aanwezigen schreed prinses Mette-Marit van Noorwegen over de rode loper nadat ze de eerste osmosecentrale van Statkraft, het Noorse energiebedrijf, aan het eind van de Sunndal fjord in Tofte had geopend. Een lunch van schaaldieren, vis en kreeft volgde. Het smaakte me goed toen ik over het vlakke water van de baai uitkeek. Het jaar: 2010. Sintef, de Noorse tegenhanger van Agentschap NL (nu RVO), bleek al vanaf 1997 bezig met de ontwikkeling van stroomopwek uit omgekeerde osmose onder druk (Eng: pressure retarded osmosis of PRO). Statkraft had daar wel oren naar en startte een proefproject. Volgens het Noorse energiebedrijf kon met de PRO technologie wereldwijd tot 1700 TW aan stroom in estuaria worden opgewekt, indertijd vergelijkbaar met bijna de helft van het energieverbruik van de EU.
Ruim vier jaar later, oktober 2014. Iets meer ontspannen opent Koning Willem-Alexander de proefinstallatie van ‘Blue Energy’ aan de Afsluitdijk bij Breezand. De vismigratierivier staat nog in de steigers en heeft geen invloed op de energieopwek. ‘Blue Energy’, een spin-off van Wetsus, geldt als grote belofte voor osmotische energie: onafhankelijk van wind en zon valt uit het spanningsverschil van zoet en zout water dankzij membranen een wereld aan energie te winnen, temeer omdat dat niet ten koste van de omgeving gaat en de energie ook niet hoeft te worden opgeslagen. Daarvoor ging REDstack indertijd een alliantie aan met Landustrie en later ook met Alliander en A. Hak.
PRO en RED
De technologie van REDstack verschilt behoorlijk van PRO. Geen druk voor stroom maar omgekeerde elektrodialyse (Eng: reversed elektro dialysis of RED). In een bedrijvengebouw aan de Graaf Adolfstraat te Sneek licht de oprichter de laatste ontwikkelingen rond osmotische energie toe.
‘Waar PRO gebruik maakt van zeewater dat opgepompt zoet water door een membraan trekt en op die manier druk opbouwt voor een turbine’, zegt Hack, ‘laten wij de kationen en anionen uit het water door de membranen stromen. Dat is echt een andere techniek. Bij PRO heb je extreem zuiver zoet water nodig. Oppompen en filteren van zoet water bleek niet alleen duur maar kostte ook veel energie waardoor het niet langer rendabel was. In 2014 heeft Statkraft daarom de stekker uit het project getrokken. Alleen Salt Power (Denemarken) is recent met de PRO technologie verder gegaan door pekel bij zoutwinning in te zetten voor de opwekking van elektriciteit.’
Leren door tegenslag
Ook REDstack kampte in de opstartfase met problemen. Alles wat fout kon gaan, ging verkeerd. Murphy’s Law deed opgeld. De installatie was maar net open of kruiend ijs vanuit het IJsselmeer kroop in november 2014 het land op. Dat vaagde de installatie voor de zoetwaterinname weg. Vrijwel gelijktijdig kwamen de onderzoekers erachter dat een succesvolle proef op labschaal aanzienlijk met de praktijk verschilde. Want wat was het geval? Hack legt uit.
‘We hadden in ons laboratorium getest met natriumchloride, keukenzout. Maar de zoutsamenstelling in zee is net iets anders. In zeewater zitten ook magnesium- en calciumverbindingen met tweewaardige ionen. Die bleken de verkeerde kant op te stromen. Mooi onderwerp voor een PhD, daar niet van’, lacht de watertechnoloog, ‘maar door ‘uphill transport’ moesten we andere en betere membranen ontwikkelen die we dubbel uitvoerden. Nu hebben we er geen last meer van.’
Algen en kleideeltjes bleken de volgende uitdagingen: die zorgden voor verstoppingen in de membraan-stacks. ‘Na de inlaat hebben we daarom betere filters geplaatst die kleine aquatische organismen en vervuiling tegenhouden. Tevens zijn de spacers – die de membranen van elkaar scheiden – eraf gehaald en vervangen door gepatenteerde profielen op het membraan zelf.’
‘De stacks waren aanvankelijk uitgerust met ¼ m2. Nu zijn ze 250 m2 membraan. Gelukkig is de opschaling niet ten koste van de opbrengst gegaan: per liter water winnen we evenveel elektriciteit. Binnenkort maken we de stacks acht keer zo groot, tot 2000 m2 voor grootschalige toepassingen. Dat gaat al aardig in de richting van een industriële osmotische energiecentrale.’
Afhakers
Een geheel nieuwe technologie ontwikkelen duurt meerdere jaren. Voordat er inkomsten zijn, moeten er aanzienlijke investeringen worden gepleegd: de bekende ‘valley of death’. Samen met Murphy’s Law zorgen die er vaak voor dat start-ups niet tot levenskrachtige bedrijven kunnen uitgroeien. REDstack kreeg daar ook bijna mee te maken. Het bedrijf werd gesteund door drie partners: Landustrie (waterbehandelingssystemen), A. Hak (engineering) en Alliander als energiebedrijf. Aanvankelijk zat men in het gebouw van Landustrie, naast de Houkesloot in Sneek. Totdat verschil van inzicht, veranderende wetgeving en economische tegenslag roet in het eten gooide en het kantoor van REDstack naar de Graaf Adolfstraat moest verhuizen, pakweg een halve kilometer verderop.
‘Om snelheid te maken’, verduidelijkt Hack, ‘wilden wij zowel de pilot als de PR voor de nieuwe technologie publiekelijk kenbaar maken. Landustrie verschilde van mening en trok zich in 2012 terug. Later kwam A. Hak in financieel zwaar weer. Alliander is een heel ander verhaal. Die zou als ‘launching customer’ optreden. Na invoering van de splitsingswet werden energieleveranciers van netwerkbedrijven zoals Alliander gescheiden. Eerst mochten die voor eigen compensatie in totaal 400 MW opwekken. Maar later stak het Rijk ook voor deze uitzondering een stokje: Alliander was wettelijk verplicht om zich terug te trekken. Zodoende ben ik nu de enige aandeelhouder.’
Over de dralende rijksoverheid is Hack niet zo te spreken. Weliswaar was ‘Blue Energy’ tot nationaal icoon uitgeroepen, maar het bleef bij woorden. Financiering door Invest NL, de nationale investeringsmaatschappij die 1,7 miljard voor scale-ups heeft, is nog niet mogelijk. Hetzelfde gebeurde bij het Nationaal Groeifonds. ‘Alle vormen van energie uit water zijn buiten de boot gevallen in de energietransitie. Het Ministerie van I&W – die onze ambassadeur zou moeten zijn! – stelde andere prioriteiten. Gelukkig hebben we begin maart 2023 een subsidie van 4,9 miljoen euro van het Waddenfonds gekregen en steunt NDA en de provincie Fryslân ons ook.’
Ontzilting
Volgens Hack is de volgende fase voor REDstack nu aangebroken. Na de verkoop van zijn bedrijf Magneto, fabrikant van titaan-anodes, stak hij sinds 2016 een groot deel van de opbrengst in REDstack. Hoeveel dat bedroeg, wil hij niet zeggen, maar het zijn meerdere miljoenen. En daar bleef het niet bij: in 2021 nam Hack de Pure Water Group over om brak water te ontzilten. Met de overname lag een bestaande wereldmarkt open voor een ‘spin-off’ van REDstack.
‘Van een R&D bedrijf zijn we ook bouwers van stacks geworden’, legt hij uit. ‘Daarvoor hebben we twee ‘business developers’ aangenomen. We zijn teruggegaan naar de oorspronkelijke elektrodialysetechniek. In plaats van energie te winnen door zoet en zout water te mengen, wordt daarin juist brak water in dubbel zout en drinkbaar water gescheiden door er energie in te stoppen. Onze installatie is dertig procent energiezuiniger dan wat er momenteel op de markt is. Begeleid door Hogeschool Zeeland ontzouten we nu, op kleinschalige wijze, zilt slootwater bij een landbouwer. Volgende maand starten we ook met een proef bij papierfabrieken in Eerbeek (Gld.). Die wil in 2026 ‘zero liquid discharge’ met een nieuwe installatie bereiken.’
CO2-afvang en stroomopslag
Daarnaast zijn nieuwe implementaties van hun membraantechnologie: ammoniakterugwinning, proeven bij RWZI’s met rookgasbehandeling van slib en, als klap op de vuurpijl, CO2-afvang en stroomopslag via zeewater. De CEO licht toe.
‘Het ligt wat minder voor de hand’, vervolgt hij, ‘maar ammonia (NH3) uit de ventilatielucht wordt met zwavelzuur (H2SO4) opgenomen in een vloeistof. Met onze membranen scheiden we die in nieuw zwavelzuur en stikstof (NH3) in zuiver water. Stikstof kan je daarna in de landbouw als meststof gebruiken. Verder voeren we, onder begeleiding van STOWA, proeven uit bij de rookgasbehandeling van slib in de RWZI te Duiven.’
Inmiddels kijkt REDstack ook naar CO2-afvang en stroomopslag. Daarin zijn vooral start-ups actief. In Nederland zijn dat onder andere SeaO2, een spin-off van de TU Delft, en Aquabattery, een spin-off van Wetsus. Bij SeaO2 stroomt zeewater door membranen die de CO2 eruit halen. Het gedecarboniseerde water gaat terug naar het oppervlaktewater waar het reageert met het atmosferische CO2 en opnieuw kan worden ingezet.
Aquabattery zet in op langdurige stroomopslag. De start-up stuurt zout water (H2O+NaCL) langs bipolaire membranen voor het opladen van een batterij. Het vrijkomende zoutzuur (HCL) en natronloog (NAOH) kan de start-up, door dezelfde membranen, gebruiken voor ontladen en levert weer zout en water op. Een reversibel proces dus.
Kansen voor Blue Energy
Betekenen al die spin-offs met membranen nu dat Hack zijn droom van een grote osmosecentrale heeft laten varen? Verre van dat! Op termijn ziet hij zo’n centrale staan bij IJmuiden (naast Tata Steel), bij de RWZI bij Scheveningen en bij de Krammersluizen tussen Grevelingen (zoet water) en de Oosterschelde (brak water).
Zolang dat nog niet kan, probeert hij voet aan de grond te krijgen in het verre buitenland. Vlak voordat dit interview plaatsvond, keerde hij terug uit China waar REDstack recent een verkoopkantoor voor blue energy heeft geopend, net als in India dat in januari dit jaar van start ging. Met het nationale energiebedrijf van Zuid-Korea lopen onderhandelingen voor een 10 kW installatie. Vergunningsaanvragen voor een proefinstallatie aan de monding van de Magdalena rivier (Columbia) zitten in de pijplijn.
