Synthesegas afkomstig van industriële productieprocessen wordt met een nieuwe technologie van TNO veel efficiënter gescheiden in waterstof en kooldioxide dan tot nu mogelijk was. De technologie is succesvol getest in een proefopstelling bij een Zweedse staalproducent. Substantieel minder energiegebruik, lagere kosten en de platformfunctie vormen de basis voor een commerciële industriële toepassing.
Bij productieprocessen in onder meer de petrochemie en de staalindustrie komt synthesegas oftewel procesgas vrij. Dit is een mengsel van koolmonoxide (CO) en waterstofgas (H2) en verder water (H2O), kooldioxide (CO2) en veelal stikstof (N2). In de huidige praktijk worden deze procesgassen meestal benut als grondstof en brandstof voor eigen processen of als brandstof geleverd aan een energiecentrale. Dit spaart aardgas uit maar brengt wel kooldioxide in de atmosfeer. De door TNO ontwikkelde platformtechnologie Sorption Enhanced Water Gas Shift (SEWGS) zet synthesegas efficiënt om in kooldioxide en waterstof en vangt beide stoffen gescheiden af.
Aan de basis ligt de al heel lang toegepaste water-gas-shifttechniek (WGS). De chemische reactie hiervan is CO + H2O ⇌ CO2 + H2. Bij deze evenwichtsreactie reageren kooldioxide en waterstof ook weer terug naar koolmonoxide en water. Met de conventionele afvangtechniek wordt door het aldoor toevoegen van stoom (H2O) de ongewenste teruggaande reactie zoveel mogelijk voorkomen. In een eventueel tweede proces van chemische adsorptie en desorptie wordt kooldioxide van waterstof gescheiden en afgevangen. Deze techniek is energie-intensief en niet alle koolmonoxide wordt ermee omgezet.
In het proces
De SEWGS-techniek vereenvoudigt en optimaliseert de omzetting en afvang naar kooldioxide en waterstof tot één proces binnen één reactorsysteem. “Bij TNO zijn we twintig jaar geleden al gaan zoeken naar een manier om alle energie, dus alle koolmonoxide en waterstof, uit het synthesegas te halen en hierbij uitstoot van kooldioxide te voorkomen”, vertelt TNO-ingenieur Soledad van Eijk, die een leidende functie heeft in de doorontwikkeling van deze technologie. “Het meest efficiënt doe je dat door in het water-gas-shiftproces te gaan zitten. In het proces CO2 afvangen wordt ook wel pre-combustion genoemd, naast post-combustion waarbij de CO2 wordt vastgelegd uit rookgassen na het proces. We hebben een adsorptiemateriaal ontwikkeld dat reactief is voor de omzetting van koolmonoxide en waterstof en dat kooldioxide reversibel bindt zodat je het materiaal niet steeds hoeft te vervangen.”
