De droom om van broeikasgas een grondstof te maken, komt in een flinke stap dichterbij. Finse wetenschappers hebben een manier gevonden om biogene CO2 om te zetten in polyetheen en polypropeen.
Onderzoekers van het VTT Technical Research Centre of Finland en LUT University hebben binnen het project Forest Cump (Carbon Capture and Utilisation for Main Products) een methode ontwikkeld om biogene kooldioxide uit de bosindustrie om te zetten in grondstoffen voor plastic, zoals polyetheen en polypropeen.
Deze nieuwe methode kan fossiele grondstoffen vervangen, zonder grote aanpassingen aan bestaande fabrieken.
Niet meer afhankelijk van fossiele grondstoffen
Beide plastics zijn wereldwijd essentieel in toepassingen variërend van verpakkingen tot auto-onderdelen. Tot nu toe waren ze vrijwel volledig afhankelijk van fossiele bronnen zoals aardolie.
De Finse aanpak laat echter zien dat ook houtafval – of preciezer: de CO2 die vrijkomt bij het verbranden ervan – een waardevolle grondstof kan zijn.
Lage drempel voor bestaande petrochemie
De sleutel tot deze doorbraak ligt in het aanpassen van nieuwe processen aan bestaande infrastructuur.
“Voor een snelle vervanging van fossiele grondstoffen is het cruciaal dat we nieuwe technologie kunnen inpassen in de huidige petrochemische installaties,” aldus VTT-onderzoeksprofessor Juha Lehtonen.
Een belangrijke vondst binnen het project is het gebruik van de laag-temperatuur Fischer-Tropsch-synthese. Deze technologie maakt het mogelijk om uit CO2 en groene waterstof een mengsel van koolwaterstoffen te maken, waaronder zogeheten Fischer-Tropsch-nafta. Die kan rechtstreeks worden ingezet in bestaande krakers en destillatiekolommen van plasticproducenten – zonder grote investeringen in nieuwe fabrieken.
Alternatieven, zoals methanolsynthese of de klassieke hoog-temperatuur Fischer-Tropsch-proces, vereisen daarentegen wél compleet nieuwe installaties.
Finland als CO2-kampioen van Europa
Wat Finland uniek maakt, is de beschikbaarheid van grote, geconcentreerde bronnen van biogene CO2 uit de bosbouw en papierindustrie. “Deze bronnen zijn zeldzaam in Europa,” zegt Kaija Pehu-Lehtonen van Metsä Group, één van de industriële partners in het project.
Deze bronnen zijn zeldzaam in Europa.
Kaija Pehu-Lehtonen
Waar andere landen nog zoeken naar geschikte punten voor CO2-afvang, beschikt Finland over tientallen locaties waar dagelijks biogene koolstof vrijkomt bij verbranding van houtresten. In tegenstelling tot fossiele CO2, draagt biogene CO2 – mits hergebruikt – niet bij aan de netto toename van broeikasgassen.
Met een goede infrastructuur voor elektriciteit én een gunstige uitgangspositie voor grootschalige elektrolyse van water naar groene waterstof, is het land goed gepositioneerd om deze CO2 te combineren met H2 tot nieuwe materialen.
Van emissieprobleem naar materialenoplossing
Opmerkelijk genoeg ligt de focus van het project níet op brandstoffen – ondanks het feit dat met dezelfde grondstoffen ook diesel of methaan geproduceerd zou kunnen worden.
Door CO2 te verankeren in polymeren in plaats van deze na verbranding weer vrij te laten, draagt deze aanpak meer bij aan langetermijnkoolstofopslag. Bovendien kan het de Europese afhankelijkheid van fossiele kunststoffen doorbreken.
Volgens schattingen van het projectteam zou het converteren van 10 miljoen ton biogene CO2 naar plasticgrondstoffen jaarlijks zo’n 60 TWh aan hernieuwbare elektriciteit vereisen. Dat is ongeveer 70% van de jaarlijkse stroomproductie van Finland.
Dat klinkt fors, maar staat in verhouding tot de schaal van de potentiële impact: van die hoeveelheid CO2 en 1 miljoen ton H2 kunnen tot 3 miljoen ton diesel-equivalente producten worden gemaakt – of dus miljoenen tonnen plastic.
Industriële opschaling lonkt
Met meer dan 30 miljoen ton biogene CO2 beschikbaar en een groeiende infrastructuur voor hernieuwbare elektriciteit en waterstofproductie, lijkt Finland klaar om een voortrekkersrol te spelen in de Europese circulaire economie.
De resultaten van Forest CUMP vormen een sterk argument voor beleidsmakers en investeerders om te kiezen voor duurzame materialen in plaats van tijdelijke oplossingen als biobrandstoffen.
De technologie is er, en de grondstoffen zijn er. Nu is het een kwestie van opschalen.
