Baanbrekende groengasproductie met hulp van water in Alkmaar

Begin februari was het zover: SCW Systems voedde 500 kuub groen gas in op het hogedruk-aardgasnetwerk van Gasunie. Dit groen gas kwam niet voort uit biovergisting, maar dankzij superkritische water vergassing. Hierbij wordt afval in water onder hoge druk (>221 bar) en temperatuur (>374 graden Celsius) omgezet in methaan, waterstof en CO2. Wout de Groot: “Deze technologie is niet nieuw, want al in de jaren zeventig is op de MIT-universiteit aangetoond dat superkritische water vergassing mogelijk is. In de VS wordt het bijvoorbeeld gebruikt om chemische wapens af te breken. Dat geeft wel aan dat het met deze methode mogelijk is om allerlei schadelijke en ook complexe structuren onschadelijk te maken.”

Het is aan de oprichter en CEO van SCW Systems, Gerard Essing, te danken dat deze methode een hele ander doel gaat dienen. “Zijn gedachte hierbij was: als dit kan, dan is het wellicht ook mogelijk om natte problematische reststromen om te zetten in duurzame vormen van energie en circulaire grondstoffen. Er waren al verschillende bedrijven in Nederland die naar superkritische water vergassing onderzoek hebben gedaan. Ook op universitair niveau is er al veel onderzoek naar gedaan. Maar het grootste verschil is dat Gerard Essing vanuit de urgentie om snel impact te willen maken deze technologie direct op grote schaal is gaan gebruiken, in plaats van eerst op labschaal. Het team heeft daarmee innovaties kunnen ontwikkelen en nadat hiervan de werking was aangetoond, hebben we met onze partners opgeschaald naar de huidige industriële installatie met 4 reactoren.”

Terug naar hoe het werkt: met superkritische water vergassing wordt feitelijk een natuurlijk proces versneld. “Olie en gas zijn ontstaan doordat plantenresten miljoenen jaren onder druk en temperatuur zijn gebracht in de bodem. Met deze technologie versnellen we dat proces naar enkele minuten. Want we doen hiermee eigenlijk hetzelfde: onder hoge druk en temperatuur worden de plantenresten gekraakt en teruggebracht naar de basismoleculen die methaan, waterstof en CO2 vormen”, legt De Groot uit.

Verstoppingen Voorkomen

De grootste uitdaging was dus niet om aan te tonen dat dit mogelijk is, maar om een continu proces te realiseren. “Ook wij komen in ons proces alle fasen tegen, zoals olie-, koolstof- en teervorming, en die kunnen tot verstoppingen leiden in de installatie. Hiervoor heeft Gerard samen met het team slimme oplossingen bedacht, die dit voorkomen. En ten tweede is het cruciaal dat als je deze technologie wilt gebruiken om energie te maken, je de energie in het systeem slim kunt hergebruiken.”

Het huidige productieproces, waarin deze cruciale hobbels daadwerkelijk zijn genomen, is ontwikkeld door Essing samen met het SCW-team en hun partners, zoals Gasunie. Dat heeft geresulteerd in een installatie in Alkmaar van 20 MW met 4 reactoren, waarmee 18 miljoen kuub hoogcalorisch groengas per jaar kan worden geproduceerd. De Groot: “Voor deze reactoren gebruiken we in de startfase als grondstof ruwe glycerine. Dat is een bijproduct uit de biodieselindustrie, dat we omzetten in groen gas. Glycerine is voor ons een relatief eenvoudige reststroom. Dat doen we bewust, om zo de robuustheid van het proces te kunnen aantonen.”

Inmiddels heeft SCW ook een laboratorium opgezet, waarin het bedrijf onderzoekt hoe andere afvalstromen kunnen worden ontsloten en efficiënt kunnen worden omgezet. “Denk hierbij aan rioolzuiveringsslib, reststromen uit de industrie en andere, plantaardige reststromen. We richten ons hierbij op problematische reststromen, omdat ze anders eigenlijk alleen verbrand kunnen worden. Neem rioolslib, daar doen we met zeven waterschappen, STOWA en afvalverwerkingsbedrijf HVC onderzoek naar. Nu is het proces nog zo dat het slib eerst wordt ingedikt en dan wordt verbrand, waarmee elektriciteit en warmte wordt opgewekt. Maar dat indikken kost energie en zorgt voor CO2-uitstoot, en uiteindelijk levert het hele proces minder energie op dan dat het kost. Terwijl de verwerking met ons proces veel minder energie kost, zorgt voor minder CO2 uitstoot en netto veel energie oplevert. Bovendien kunnen we de waardevolle mineralen uit deze reststroom halen voor hergebruik. Daarbij kunnen we met onze methode lastige elementen zoals micro-plastics, die steeds meer in rioolwaterzuiveringsinstallaties terechtkomen, ook verwerken. Sterker nog: die kunnen we omzetten naar de basismoleculen, waar de industrie weer nieuwe plastics van kan maken.”

VEEL INTERESSE

Het hoeft geen verbazing te wekken dat deze methode, op industriële schaal zelfs, tot veel interesse uit de hele wereld heeft geleid. De Groot: “We worden inderdaad gebeld en gemaild door allerlei partijen uit de hele wereld: Europa, China, VS, Latijns-Amerika. Dat is ook goed, want dat laat zien dat de urgentie groot is om de energietransitie vorm te geven. En niet alleen

- zoals de laatste jaren wel veel het geval is - met elektronen, dus elektriciteit, maar nu ook met moleculen. Want wil de energietransitie een succes worden, moet je ook aan de slag met het circulair inzetten van reststromen en duurzame productie van materialen. Dus groene moleculen niet alleen inzetten als duurzame energie voor bijvoorbeeld het verwarmen van huizen, maar ook als circulaire grondstof voor de industrie om producten zoals plastics te kunnen maken, waarvoor nu nog fossiele bronnen worden gebruikt. Door samenwerkingsverbanden op te zetten met industriële partijen en waterschappen willen we in circulaire ketens zo veel mogelijk maatschappelijke impact maken.”

Dus is het zoeken naar nieuwe locaties nu al aan de orde bij SCW Systems, vertelt De Groot. “We kijken daarbij naar locaties samen met potentiële leveranciers van reststromen en afnemers van ons groen gas. Dat is ook de reden dat we naar locaties dichtbij water zitten, zodat de reststromen via schepen ons kunnen bereiken. Zo hebben we een grondoptie in Delfzijl waar we na Alkmaar onze tweede fabriek willen realiseren, en kijken we naar andere industriële locaties, zoals in Zuid-Holland, Zeeland en Chemelot, Zuid-Limburg.” Het is de verwachting dat op die nieuwe locaties installaties komen, die weer een flinke slag groter zijn dan de eerste in Alkmaar. “Wij leren natuurlijk iedere dag, en proberen deze lessen direct te vertalen naar de doorontwikkeling van de technologie. De opschaling kunnen we realiseren door het dupliceren van het huidige ontwerp. Het is om die reden dat we de opschaling snel en gecontroleerd kunnen laten plaatsvinden. Die uitbreiding doen we daarom gefaseerd naar nieuwe locaties, die uiteindelijk tussen de 25 en 50 reactoren per ‘site’ zullen hebben. Dat is inderdaad een belangrijke opschaling.”

Biogasdoel 2030

De Groot heeft minister Jetten van Klimaat, die in februari dit jaar op bezoek kwam in Alkmaar, aangegeven dat SCW met haar partners in staat is om de opschaling van de technologie te kunnen versnellen en daarmee de helft te produceren van de beoogde hoeveelheid biogas die voor 2030 in het Klimaatakkoord staat. “Dat doel is 2 miljard kuub biogas per jaar invoeden in het gasnetwerk. Dat wordt een enorme opgave, maar wij zien de mogelijkheid om met een snelle opschaling van onze technologie 1 miljard kuub groen gas te kunnen leveren.” Maar hier zijn volgens De Groot wel voorwaarden voor nodig. “Dan moet je denken aan de invoering van een bijmengverplichting: langs deze route wil het ministerie van EZK in 2030 verplichten dat 20% van het verkochte gas aan huishoudens groen gas is. Zo ontstaat een afzetmarkt waardoor projecten niet langer afhankelijk zijn van subsidies. Daarnaast zal prioriteit moeten worden gegeven aan de snelle ontwikkeling van locaties, bijvoorbeeld

CO 2-NEGATIEF PRODUCEREN

qua vergunningverlening maar ook voor het realiseren van aansluitingen op infrastructuur zoals het elektriciteitsnet.”

Als daaraan kan worden voldaan, kan fase 1 van de eerstvolgende installatie al in 2025 worden opgeleverd. “Dat moet ook wel als we aan onze ambitie van 1 miljard kuub groen gas in 2030 willen voldoen. Maar ook als we alle andere initiatieven om de Nederlandse doelstelling van 2 miljard kuub groen gas per jaar willen realiseren”, besluit De Groot.

Naast groen gas produceren, wil SCW Systems de CO2-uitstoot uit dit proces afvangen en opslaan, maar dan niet in lege gasvelden maar in vaste stoffen om te gebruiken voor bijvoorbeeld cementen betonproductie. CO2 CLEANUP noemt het bedrijf dit. Wout de Groot van SCW Systems: “Hierbij doen we hetzelfde als bij superkritische water vergassing: we versnellen het natuurlijke proces van in dit geval CO2-binding. Want dat gebeurt in de natuur al op grote schaal, denk aan de carbonisatie van de rotsen langs de kust van Groot-Brittannië en Noorwegen. Deze rotsen binden de CO2 in de lucht aan hun gesteente. Dat duurt 30 tot 150 jaar; wij hebben dit proces kunnen terugbrengen tot enkele seconden. Dit mineralisatieproces levert een carbonaatpoeder op dat onder andere kan worden gebruikt voor het produceren van cement en beton.”

Als dit proces gekoppeld wordt aan het groen gas-proces, ontstaat zelfs CO2-negatieve energie, legt De Groot uit. “In de plantenresten waarvan wij groen gas maken, is al in de natuur CO2 vastgelegd via fotosynthese. Als we de CO2 uit dit proces ook nog eens permanent vastleggen, heb je het over negatieve CO2-uitstoot, want je onttrekt CO2 permanent aan de atmosfeer. En als je die grondstoffen dan gebruikt voor het produceren van producten die nu nog met fossiele energie worden gemaakt, dan praat je over extra vermeden CO2-uitstoot. Met deze keten maak je in potentie natuurlijk een ongekende maatschappelijke impact.”

Op dit vlak heeft SCW Systems al kleine pilots gedraaid, en is het innovatieve bedrijf nu bezig een installatie te bouwen op industriële schaal, ook weer in Alkmaar. De eerste fase van deze installatie wordt als alles goed gaat dit jaar in gebruik genomen.

Steeds meer gebouweigenaren willen van het aardgas af. Dat is zeker het afgelopen jaar vanwege de hoge gasprijzen, maar ook nog steeds omdat aardgas een fossiele brandstof is waarvan men steeds meer af wil. De keuze valt dan vaak op (hybride) warmtepompen of elektrische luchtverwarming (lees: airco). Maar steeds vaker denkt men aan infraroodverwarming. Is dat een logische keuze of verschilt dat sterk per woning, kantoorgebouw of bedrijfshal? Pieter Nuiten van W/E adviseurs heeft in 2021 in opdracht van RVO en TKI Urban Energy onderzoek gedaan naar infraroodverwarming in woningen. Conclusie: de verwarming van de ruimte is dusdanig anders dan we gewend zijn met centrale verwarming dat gedrag zeer bepalend is voor de prestatie van de infraroodpanelen. Maar als gebruikers goed worden geïnformeerd op dit vlak, lijdt het comfort er niet onder. En zeker gezien de hoge gasprijzen trekt de markt - zeker in bestaande bouw - dan ook flink aan.