kers. “We willen een katalysator vinden die CO2 in één keer omzet in propeen zonder de tussenfase van methanol.” De katalysator waar Weckhuysen zijn zinnen op heeft gezet, is gemodificeerd zeolietmateriaal (Anders gezegd: een microporeus kristallijn aluminiumsilicaat). Dit mineraal heeft piepkleine rastertjes als een gatenkaas - nanokooitje in jargon - waarin atomen kunnen worden gelegd. Dat doen de onderzoekers zelf in een reactorvat, waarin ze onder meer stoeien met de zuurgraad en de concentraties van de samengestelde atomen. “Voor het omzetten van methanol naar olefinen als propeen bestaat al een hele industrie”, verklaart Weckhuysen zijn ambitie. “Juist daarom is een directe conversie van CO2 naar propeen zo interessant. Dat zijn twee stappen in één. Maar dit onderzoek staat nog in de kinderschoenen. Mijn droom is CO2 direct om te zetten naar plastics. Dat is inderdaad vooralsnog een droom.” Shell Ook Shell maakt stevige onderzoeksstappen op de weg van duurzame droom naar daad. Bedrijfsonderdeel New Energies Research & Technology maakt een flinke groei door, laat senior-wetenschapper Alexander van der Made zien aan de hand van het omvangrijke overzicht met namen en pasfoto’s van de medewerkers van de jonge organisatie aan de wand van zijn kantoor op het Shell Technology Center Amsterdam (SCTA). In het huidige energiepalet bestaat tachtig Onderzoeker bij fluorescentie-microscopie-opstelling voor het meten van katalyseprocessen in zeolietkristallen (Foto: Universiteit Utrecht). procent nog uit fossiele energiebronnen, maar Shell voorziet in zijn vorig jaar gepresenteerde ‘Sky Scenario’ dat dit aandeel in 2070 teruggaat naar 25 procent. Om zelf een aandeel in het toenemende aandeel ‘duurzaam’ te veroveren, kijkt Shell naar een waaier van technologische vernieuwingen, dus ook naar CO2 -conversie naar chemicaliën en brandstoffen. Op Shells netvlies staat de omzetting van CO2 ‘Groen’ syngas: tweede leven voor Fischer-Tropsch-synthese De CO2-conversieroute naar ‘groen’ synthesegas (‘syngas’) past goed in Shells bestaande ‘Gas-to-Liquids’-technologie (GTL). Het opwerken van syngas naar waardevolle producten zit het olie- en chemiebedrijf in de genen. Syngas, dat nu nog uit steam-reforming van aardgas verkregen wordt, wordt in het uit 1925 stammende Fischer-Tropsch-syntheseproces omgezet in lange ketens van koolwaterstofatomen, vergelijkbaar met de naftafractie die ontstaat uit destillatie van aardolie. Met Shells eigen verbeterde toepassing van het bijna honderd jaar oude Fischer-Tropsch procedé wordt het gasmengsel van koolstofmonoxide en waterstof omgeturnd naar vloeibare brandstof. De Duitse geleerden Fischer en Tropsch pasten een katalysator op basis van ijzer toe. In het door Shell zelf ontwikkelde katalyseproces Heavy Paraffin Synthesis (HPS) gebruikt het bedrijf kobalt. Los van het feit dat Shell het Fischer-Tropsch-proces veel efficiënter kan sturen, maakt de inzet van kobalt lagere procestemperaturen mogelijk, waardoor onwenselijke bijproducten als aromaten worden vermeden. De plaats van handeling is al beschikbaar: Shells megaplant Pearl GTL in Qatar. Daar produceren 24 HPS-reactoren, elk 1200 ton zwaar met tienduizenden buizen met katalysatoren, lange ketens van koolwaterstoffen in de vorm van ultraschone paraffine. De paraffinemoleculen bevatten tot meer dan 200 C-atomen. Uit de paraffinestroom wordt LDF (light detergent feedstock) gewonnen, een grondstof voor de wasmiddelenindustrie. Daarna worden de overige lange koolwaterstofketens in een hydrocracker tot andere GTL-producten opgeknipt, zoals kerosine en smeermiddelcomponenten. met groene waterstof via de zogeheten omgekeerde water-gas-shift-reactie naar synthesegas. Dit mengsel van CO en waterstof is de basisstof voor Shells huidige ‘Gasto-Liquids’-proces (zie kader over FischerTropsch-synthese). “We onderzoeken hierbij niet alleen nieuwe, betere katalysatoren, maar ook het verbeteren van fundamentele processen”, zegt Van der Made. Het is bijvoorbeeld tamelijk lastig, legt hij uit, om CO2 en waterstof volledig op te zetten naar methanol en syngas onder milde condities qua druk en temperatuur. Dat komt door de wetten van de thermodynamica: voor zowel de omgekeerde water-gas-shift-reactie als Om het proces economisch aantrekkelijk te maken, zoeken we dus naar katalysatoren die methanol bij lage temperatuur uit CO2 maken, maar ook naar andere slimme oplossingen... 20 | nummer 1 | 2020
21 Online Touch Home