De chemie is een grote uitstoter van kooldioxide. Met plasmatechnologie kunnen chemische productieprocessen CO2-vrij worden gemaakt. Tevens kan methaan dat onvermijdelijk als restproduct ontstaat worden omgezet in waterstof of ethyleen. Het Brightsite Plasmalab in Geleen werkt aan de optimalisatie van het plasmaproces en de techniek voor een industriële toepassing. De verduurzaming van de chemie is in zicht.
In 2050 moet het gebruik van fossiele brand- en grondstoffen uitgebannen zijn. Ook de chemie staat voor die duurzaamheidstransitie. Op dit moment zijn naftakrakers en ammoniakfabrieken berucht om hun hoge uitstoot van kooldioxide. Toch is het perspectief er al wel en daarin speelt plasmatechnologie een belangrijke rol.
Plasma is – naast vaste stof, vloeistof en gas – de vierde aggregatiefase. Plasma is de fase waarin een stof zo sterk verhit wordt dat ze elektrisch geleidend wordt. Wanneer dan een elektrische ontlading plaatsvindt, loopt de temperatuur in het hart van de plasmawolk hoog op (in de orde van duizenden graden Celsius). Onder deze omstandigheden kunnen zeer snel moleculen gesplitst en gevormd worden. Door de ‘plasmavlam’ op te wekken met groene stroom ontstaat een CO2-vrij productieproces.
Hüls-proces optimaliseren
Plasmatechnologie is niet nieuw. Al in de jaren dertig van de vorige eeuw introduceerde de Duitse firma Hüls het plasmaproces voor de productie van waterstof en acetyleen uit methaan. Het Brightsite Plasmalab op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen is in 2021 opgericht om het Hüls-proces te optimaliseren en door te ontwikkelen voor een brede en duurzame toepassing in de chemische industrie. “De Hüls-technologie is nooit wezenlijk veranderd”, zegt Hans Linden, vanuit TNO bij het Plasmalab programmaleider voor het elektrificatieprogramma van de chemische industrie. “De fabriek is in de jaren negentig een keer vernieuwd en draait nog steeds. Met de huidige stand van de techniek kunnen we met het plasmaproces stappen verderzetten. Wat wij willen, is de technologie optimaliseren en geschikt maken voor de elektrificatie en het circulair maken van verschillende chemische productieprocessen die veel energie vergen. We combineren daartoe hightech apparatuur met chemie.”
Experimenten en modelleerwerk
Het Brightsite Plasmalab is een samenwerking tussen Maastricht University, TNO, Brightlands Chemelot Campus en Sitech Services. Kenniscentrum Brightsite richt zich op de verduurzaming van de chemische industrie, zoals die onder andere op het Chemelot Industrial Park in Geleen te vinden is. “In het Plasmalab lopen nu eigenlijk twee typen projecten naast elkaar. In het ene type project ontwikkelen we het plasmaproces verder. We kijken naar de fundamentals: op welk moment van het proces vormt zich welke verbinding? Daar werken we aan met experimenten en daarnaast rekenen we veel: modelleerwerk. Dat gaat over de reactiekinetiek, de stromings- en temperatuurprofielen, alles om het proces zo goed mogelijk te begrijpen en daarmee in de hand te kunnen houden. In het andere type project ontwikkelen we de hightech apparatuur die nodig is om naar een industriële toepassing te gaan.”
