Enlightenment

 

Plasmatechnologie zet afval om in waterstof

De Californische stad Lancaster krijgt de primeur van de eerste waterstoffabriek die gebruikmaakt van plasmatechnologie. Het Amerikaanse SGH2 Energy ontwikkelde de zogenaamde Solena Plasma Enhanced Gasification (SPEG) technologie dat koolwaterstofrijk afval zoals papier en plastic volledig afbreekt en daarna weer opbouwt tot synthesegas. Het project heeft ook een Nederlands tintje. Fluor neemt namelijk het engineeringsdeel van de grote pilot voor zijn rekening, terwijl Stork het onderhoud en operatiedeel verzorgt.

David van Baarle

geanimeerde-knop

Naast vaste stoffen, vloeistoffen en gassen bestaat er ook nog een vierde fase: plasma. In deze fase bereiken brandstoffen temperaturen van 3500 tot vierduizend graden Celsius. Bij deze temperaturen vallen materialen uiteen en worden ze teruggebracht tot moleculair niveau. SGH2 Energy gebruikt deze temperaturen om koolwaterstofrijke afvalstromen te vergassen tot synthesegas om het gas vervolgens via een pressure swing absorber te scheiden in waterstof en kooldioxide.

Ruimtevaart
Aan de wieg van de technologie stond NASA-wetenschapper Salvador Camacho en bio-natuurkundige Robert Do. Oorspronkelijk gebruikte NASA de plasmatechnologie om hitteschilden van ruimtevaartuigen te testen. De twee wetenschappers vonden elkaar in de zoektocht naar een oplossing voor het verwerken van medisch afval.
Het bedrijf ontwikkelde een plasmareactor met een hoogte van dertien meter waar vier plasmatoortsen worden voorzien van bijna pure zuurstof. De toortsen verwarmen een katalysatorbed waardoor de warmte van 3500 graden Celsius mooi wordt verdeeld over de gehele reactor. Vervolgens stort men fijngemalen biomassa, papier, plastic of andere koolwaterstofrijke voeding in de reactor. Door de enorme hitte valt het materiaal direct uiteen, zonder te verbranden.
Door deze omstandigheden levert het proces geen rest-gas op en ook geen toxische vliegas. Nadat de stoffen uiteen zijn gevallen in individuele moleculen, stijgen deze op in de reactor. Daar vormen ze een synthesegas bestaande uit koolmonoxide, waterstof en nog wat restgassen. Dit gas heeft nog steeds een hoge temperatuur van rond de 1200 graden Celsius en moet eerst worden terug gekoeld tot zo’n driehonderd graden Celsius. Dan kunnen scrubbers de zure gassen uit het syngas verwijderen.
Na een compressiestap gaat het gas naar een water gas shift reactor. Daar reageert de koolmonoxide met stoom tot waterstof en kooldioxide. De scheiding van kooldioxide en waterstof gebeurt via pressure swing absorbtion, waarna 99,99 procent pure waterstof overblijft.

Bekijk hieronder een video over de Solena Plasma Enhanced Gasification (SPEG) technologie

De kostprijs van waterstof via SPEG ligt rond de twee dollar per kilo.

Oud papier
De technologie komt als geroepen voor de Californische stad Lancaster, dat met name oud papier wil gebruiken als basis voor de waterstofproductie. En dan niet zo’n beetje: De fabriek zou jaarlijks 42.000 ton gerecycled afval willen omzetten naar 3,8 miljoen kilogram waterstof.
Een fabriek op deze schaal zevenduizend uur per jaar laten draaien is natuurlijk iets anders dan een proefopstelling. Voor die opschaling is Fluor verantwoordelijk. Hoewel SGH2 nog steeds over een pilot-installatie spreekt, zal er een installatie worden neergezet die qua capaciteit vergelijkbaar is met een 22 megawatt elektrolyzer. Fluor is in het project verantwoordelijk voor zowel de engineering als het ontwerp van de fabriek. Bovendien leveren de asset management experts van Stork er ook een reliability-based maintenance plan bij, inclusief plantoperatie en onderhoudsdiensten.

Transportsector
Volgens berekeningen van SGH2 Energy ligt de kostprijs van de waterstof via Solena Plasma Enhanced Gasification rond de twee dollar per kilo. Dat is niet alleen goedkoper dan groen gas uit elektrolyse, maar verslaat ook blauwe waterstof.
Als alles verloopt als gepland, dan start in het eerste kwartaal van 2022 de bouw van de fabriek om een jaar later volop te kunnen draaien. De geproduceerde waterstof gaat naar waterstoftankstations voor de transportsector.

Video
Share

Your name

Your e-mail

Name receiver

E-mail address receiver

Your message

Send

Share

E-mail

Facebook

Twitter

Google+

LinkedIn

Sign up

Sign up