Nieuwe katalysator vermindert ontstaan CO2 in ‘Coal to Liquids’-proces

Onderzoekers uit China en van de TU Eindhoven hebben een nieuw soort ijzerkatalysator ontwikkeld die de CTL-kosten drukken, doordat veel minder syngas naar CO2 wordt omgezet.

Trefwoorden: #benzine, #brandstof, #China, #CO2, #coal to liquids, #CTL, #diesel, #Emiel Hensen, #epsilon-ijzercarbide, #Fischer-Tropsch-proces, #ijzerkatalysatoren, #katalysator, #koolmonoxide, #koolstofdioxide, #syngas, #TU Eindhoven, #waterstof

Lees verder

research

( Foto: TU/e - © Bart van Overbeeke )

ENGINEERINGNET.BE - Bij CTL worden kolen omgezet naar syngas: een mengsel van koolmonoxide (CO) en waterstof (H2). Daarna wordt een deel van de CO eruit gehaald door middel van ‘water-gas shift’, om de juiste verhouding te bereiken tussen de CO en H2. Vervolgens wordt het mengsel middels het zogenaamde Fischer-Tropsch-proces omgezet naar brandstoffen, zoals benzine of diesel.

De nu gebruikte ijzerkatalysatoren in dit proces bestaan uit meerdere componenten. Dit heeft als nadeel dat ongeveer 30% van het CO wordt omgezet in CO2, in plaats van brandstof. Het CO2 is bij dit proces moeilijk af te vangen, wat veelal leidt tot uitstoot. Ook kost deze ongewilde omzetting veel energie.

De onderzoekers hebben nu een pure vorm van een specifieke katalysator ontwikkeld, genaamd epsilon-ijzercarbide. Deze katalysator genereert vrijwel geen CO2.

Voorheen was dit type katalysator te instabiel voor de hoge druk en temperatuur van het Fischer-Tropsch-proces. Die instabiliteit werd veroorzaakt door verontreinigingen van de katalysator, ontdekte het onderzoeksteam. Hun pure epsilon-ijzercarbide blijft wel stabiel werken onder typische industriële procescondities van 2500°C en 23 bar.

Doordat de nieuwe katalysator geen CO2 omzet in de Fischer-Tropsch reactor daalt het energieverbruik. Dit kan bij een standaard CTL-fabriek wel 25 miljoen euro per jaar schelen. De CO2 kan worden verwijderd in de voorafgaande ‘water-gas -shift’ stap, wat eenvoudiger is.

Hoofdonderzoeker hoogleraar Emiel Hensen van de Nederlandse TU Eindhoven: “Het is zeer waarschijnlijk dat landen met veel kolen hun kolenvoorraden blijven benutten in de komende decennia. We willen ze helpen om dit zo duurzaam mogelijk te doen.”

De onderzoeksresultaten kunnen ook een rem zetten op pogingen om CTL-katalysatoren te ontwikkelen, gebaseerd op kobalt. Kobalt is duur en wordt schaars door toegenomen gebruik in batterijen.

Hensen verwacht dat epsilon-ijzercarbide ook een belangrijke rol kan spelen bij de omzetting van afval en biomassa naar energie en chemicaliën. Hierbij ontstaat ook syngas, wat goed is om te zetten met epsilon-ijzercarbide.