Hoe Hydrocat afvalstromen verwerkt naar groene olie en gas

Energie uit biomassa is een duurzame bron van energie die steeds populairder wordt als alternatief voor fossiele brandstoffen. Biomassa omvat organisch materiaal zoals hout, afval van landbouw- en bosbouwactiviteiten, en restafval van huishoudens en industrieën. Deze biomassa kan worden omgezet in verschillende vormen van energie, waaronder elektriciteit, warmte en biobrandstoffen.

Verbranding en anaërobe vergisting zijn twee methoden die al langer worden gebruikt om energie uit afval te halen. Beide methoden hebben voor- en nadelen. Uit de praktijk blijkt dat met name gemengde biomassa-plasticafvalstromen vaak lastig zijn te recyclen en worden daarom meestal verbrand of gestort. Het bedrijf OBBOTEC-Hydrocat heeft hier iets op gevonden en heeft speciaal voor deze afvalstroom een hydrocracking oplossing ontwikkeld, met een geïntegreerde hydrogeneringstap.

Innovatie

OBBOTEC is in 2018 opgericht met als doel om unieke oplossingen voor het hergebruik van bio- en plasticafvalstromen te ontwikkelen. De technologieën van OBBOTEC zijn eerder ontwikkeld door uitvinder en chemisch ingenieur Obbo Hazewinkel die in de petrochemie werkzaam was. Eind vorige eeuw en begin deze eeuw heeft hij allerlei innovatieve technieken ontwikkeld. De Hydrocracking-technologie heeft in 2010 al eens in een proefopstelling gestaan. ‘Maar de tijd was er toen nog niet rijp voor. “Nu hebben we deze techniek nieuw leven ingeblazen”, vertelt projectleider Gert Eilander. Voor de ontwikkeling ontving Hydrocat een subsidie van 1,7 miljoen euro vanuit Kansen voor West om in Plant One Rotterdam aan de bouw van een demonstratie-unit te werken. Deze moet in 2025 opgeleverd worden. Steun vanuit de overheid is volgens Eilander nodig om dit soort stappen te realiseren. “Wij zijn heel blij met de steun van gemeente Rotterdam, de provincie Zuid-Holland en Kansen Voor West”, aldus Eilander.

Hoe werkt de transformatie van vervuilde biomassa naar olie en gas?

De biomassa wordt in een zuurstofvrije omgeving verwarmd. Dit kan worden bereikt door de biomassa in een afgesloten reactor te brengen en te verwarmen tot een bepaalde temperatuur. Bij deze hoge temperaturen begint de biomassa af te breken en te ontleden in verschillende componenten. De ‘feedstock’ van HydroCat bestaat uit een mixed afvalstroom van biomateriaal verontreinigd met plastic. Eilander: “We kunnen zo’n afvalstroom ontdoen van metalen, stenen en overtollig vocht zodat er zoveel mogelijk biomassa en plastics overblijven. Onze hydrocracking technologie werkt bij verschillende verhoudingen tussen bio- plasticafvalstroom. Dat start vanaf een afvalstroom met 100% biomassa tot ongeveer 50% biomassa en 50% plastics. De vervuilde afvalstromen waar wij ons op richten bestaan vaak voor het grootste gedeelte uit biomassa met 10%-30% plastics. Bij grotere hoeveelheden plastics is het vaak beter om plastic-to-plastic recycling toe te passen waarbij de plasticmolecuul behouden blijft. Denk aan de oplossingen van OBBOTEC SPEX  dat door middel van dissolutie van een rijke plasticafvalstroom met polyethyleen (PE) en/of polypropyleen (PP) ‘near-virgin’ kwaliteit plastic gemaakt. 

Verwerking van het afval

Nadat het afval is ontdaan van de grotere delen metaal, stenen en vocht, maken we het afval klein zodat het in de HydroCat-fabriek past. Die is ongeveer zo groot als een container en zet het afval om in olie en gas door een slimme combinatie van meerdere chemische processen. “Deze containers kunnen we plaatsen waar het afval is. Zo voorkomen we dat je alsnog veel vervuilt doordat het afval verplaatst moet worden naar grote fabrieken. Eén unit kan 10.000 ton afval verwerken. Afhankelijk van de samenstelling wordt het afval omgezet naar laagzwavelige, hoogwaardige olie die als brandstof of nafta kan worden ingezet. Brandstof voor bijvoorbeeld scheepsbrandstof en nafta als basisproduct in de chemie om plastic producten van te maken zoals kleding, telefoons en verpakkingsmateriaal.

Decentraal model

De verplaatsbare units van HydroCat maken de hydrocracking technologie op veel locaties toegankelijk. De HydroCat-unit is eenvoudig te installeren, staat niet aard- en nagelvast en is met enkele vrachtwagens te transporteren. Zo kan er bijvoorbeeld ook op lastig te bereiken locaties als een klein eiland gerecycled worden. Een HydroCat-unit kan per jaar 10 kiloton afval van biomassa en plastics recyclen, dit is gelijk aan het huishoudelijk afval van een kleine stad van 20 duizend inwoners.

Efficiënter dan traditionele pyrolyseprocessen

Het proces van de HydroCat produceert een beter product dan biomassa in conventionele pyrolyse. Dit wordt veroorzaakt door de geïntegreerde hydrogeneringstap met eigen opgewekte waterstof, waarbij zuurstof uit de biomassa moleculen wordt verwijderd (deoxygenatie). Bij tweede generatie pyrolyse oplossingen wordt fossiele waterstof uit een externe bron toegevoegd, wat nadelig werkt op de business case en CO2 footprint. Met de derde generatie “hydrocracking” wordt de grondstof voor het produceren van plastic in de vorm van bio-olie gemaakt. Deze (deels biogene) olie kan gebruikt worden voor bijvoorbeeld het produceren van plastic of als zwavelvrije groene brandstof voor de scheepvaart. De oplossing van HydroCat is daardoor breder economisch inzetbaar op een veel grotere stroom van gemengd afval dan de traditionele afvalverwerkings processen die zich vaak richten op stromen van met name niet vervuilde biomassa of met name plastics.

Voordelen van hydrocracking

Hydrocracking heeft verschillende voordelen ten opzichte van andere methoden voor het opwekken van energie uit biomassa. Eilander: “Dat is niet de sector waar wij ons als OBBOTEC op richten. Het gaat meer over grondstoffen. De essentie van onze technologie is dat we een basis-olie maken die voor verschillende toepassingen kan dienen. Er kunnen producten van gemaakt worden (plastics of andere zaken) of er kan brandstof van worden gemaakt. Het realiseren van zo’n innovatie als deze vergt veel stappen, duurt lang en kost veel geld. Je hebt te maken met chemische processen en we willen dat de oplossing robuust is. Deze moet veilig, werkend en van hoge stabiele kwaliteit zijn voor variërende feedstocks.”

Hoogwaardiger circulair

Alleen al in Nederland wordt 8 miljoen ton afval per jaar verbrand, waarvan ongeveer de helft bruikbaar is voor de HydroCat. Onderzoeksbureau McKinsey voorspelt dat in het jaar 2030 560 miljoen ton plastic in de wereld wordt gebruikt. Een gedeelte van dit plastic, zo’n 120 miljoen ton, is voor langdurig gebruik zoals bijvoorbeeld het plastic dat in auto’s wordt gebruikt. De overige 440 miljoen ton plastic is verbruikersplastic zoals bijvoorbeeld plasticverpakkingen. Vaak heeft plastic aan het eind van zijn levensduur een negatief effect op het milieu. Dan belandt het plastic in een afvalverbrandingsinstallatie die CO2 uitstoot of gewoon in het milieu. Om een duurzame wereld te creëren is het van groot belang dat het plastic wordt hergebruikt en de huidige lineaire fossiele levenscyclus van plastic hoogwaardig circulair wordt gemaakt. “Wij er als OBBOTECvan overtuigd dat de plasticindustrie zich eerst moet richten op het in stand houden van de molecuul. Bij die processen speelt Hydrocat geen grote rol. Hydrocat kan wel worden ingezet om nieuwe grondstoffen uit (vervuilde) biomassa te halen waarmee weer nieuwe producten kunnen worden gemaakt. Preventie door verbetering van de recyclebaarheid van materiaal is het beste. Met onze Hydrocat-technologie willen we bijdragen aan een circulaire economie en een duurzame wereld. Onze ambitie is om duizenden installaties te bouwen ofwel tientallen miljoenen ton CO2 te besparen. Hiermee zouden we – als alles mee zit – wereldwijd 1% van de klimaatuitstoot kunnen terugbrengen.”