ENGINEERINGNET.BE - “Met ons eerste project gaan we naar Kenia”, bevestigt CEO Thoralf Gutierrez (33). “We zullen er tegen 2026 operationeel zijn en solar off-grid werken.”
Sirona sloot onlangs een akkoord met Cella Mineral Storage, dat de opgevangen CO2 zal injecteren in lokale basaltformaties, en Great Carbon Valley, een lokale projectontwikkelaar die de buitenlandse bedrijven aantrok. Het is de bedoeling dat hun DAC Hub langs de Grote Oost-Afrikaanse Riftvallei een waardeketen in cleantech creëert die zal zorgen voor lokale jobs en de uitbouw van een hernieuwbare energiesector.
Klimaatverandering dwingt
Sirona Technologies ligt verschanst in het Circularium, een lokaal circulariteitsinitiatief, waar het in juni 2023 landde. “We startten het bedrijf in februari vorig jaar”, zegt CEO Thoralf Gutierrez (33). Een paar maanden sleutelden de software-ingenieur, medeoprichter en CTO Gauthier Limpens, een thermodynamica ingenieur, aan hun machine in een lab in Louvain-la-Neuve.
“Maar dat sloot om 16 u.” Nu huren ze een computerlokaal met een dozijn werkplaatsen. Daarnaast een omheinde werkplaats en een chemisch lab. Vandaag telt het bedrijf negen mensen. Een student werkt er aan zijn master. “Tegen het einde van het jaar willen we met 20 zijn. Tegen eind volgend jaar met 40.” Snelheid is geboden. De klimaatverandering dwingt.
Sirona Technologies haalde in juni 2023 één miljoen dollar zaaigeld op - pre-seed- bij XAnge, VOYAGERS.io Climate-Tech Fund, AFI Ventures, Syndicate One, Climate Club, Adrien Roose (Cowboy), Benoît Deper (Aerospacelab), Renaud Visage (Eventbrite), Thibaud Elziere en Quentin Rickmans (eFounders), ingenieurs bij Tesla en SpaceX en anderen … Daarmee kan het bedrijf zijn groeitraject even aanhouden.
“Als we pitchen zit de respons van risicokapitalisten goed. We hebben mijlpalen maar er is geld genoeg om onze objectieven te halen”, zegt hij vol vertrouwen. “In 2025 willen we een volgende ronde doen.”
Deel van de oplossing
De industrie moet CO2-uitstoot voorkomen maar als hij vrijkomt, vangt ze die liefst aan de bron op. Vandaag zal zo’n ‘point capture’ de meeste impact hebben. Je krijgt ‘more bang for your buck’. Diffuse emissies zullen er wel steeds zijn, want nauwelijks te voorkomen. “Wij kunnen met DAC-technologie voor die ‘lastige’ emissies instaan. Daarmee is DAC complementair aan directe filtering.”
Net zero tegen 2050 betekent dat er evenveel CO2 wordt uitgestoten als dat er wordt weggefilterd. De globale CO2-emissies blijven op dat ogenblik constant. In balans. Maar ook dan nog moet de concentratie globaal verder naar beneden … Tegen 2050 moet er nog tussen 1 en 5 miljard ton CO2 per jaar weggefilterd worden. “Dat is zo’n immense klus dat we nu wel moeten beginnen om tegen dan helemaal op te schalen. DAC zal een deel van de oplossing zijn.”
Schalen met DAC
Bedrijven die ter plekke CO2 opvangen en wegfilteren moeten wel partneren met de uitstoters. “Veelal zijn dat grote bedrijven. Daarmee komen we sneller van de grond.” De CO2-concentratie in de lucht is overal ter wereld zowat dezelfde. “In steden is die iets hoger maar de atmosfeer vermengt die snel.” Daar bouwen is wel duurder. DAC-installaties hebben bovendien veel ruimte nodig. De technologie vergt immers veel machines en kilometers-lange zonnevelden, windturbines …
“Zo’n operatie opzetten heeft enkel zin op plaatsen met een overvloed aan groene energie. Je kiest ook eerder voor minder vruchtbare plekken.” Met de opgevangen CO2 kan je dan bouw-materialen maken, chemicaliën … of in de grond injecteren. “De technologie om CO2 in de grond te injecteren en op te slaan is al langer gekend en kent maar weinig risico meer”, meent Gutierrez.
De investeringen zijn niet min. Ook het aanlooptraject valt niet te onderschatten, zeker in Europa of de VS. “Je wilt dan ook naar een plek waar de overheid je steunt en de nodige vergunningen verstrekt, zodat je snel kunt starten. Kenia heeft niet alleen het juiste gesteente (basalt) om CO2 te injecteren. Het land positioneert zich ook om van koolstofkredieten een van zijn belangrijkste exportproducten te maken. “In Kenia kunnen we wel snel bewegen en groeien.” Want schalen, zo snel hij kan, is de opdracht.
Temperatuur vacuüm swing adsorptieproces
Sirona Technologies werkt aan een ‘temperatuur vacuüm swing adsorptieproces’ met vast sorptiemiddel. Adsorptie en desorptie (het opnemen en weer vrijgeven van CO2 aan de oppervlakte van een vaste stof) wisselen elkaar af. De uitdaging bestaat er in de vaste sorptiemiddelen (poeders of pellets) te vinden die niet alleen veel CO2 opnemen maar dat ook vele cycli lang blijven doen op een stabiele manier.
“De grootste kost zijn de sorptiemiddelen.” Hun nanostructuur zorgt voor een enorm groot contactoppervlak. “Met poriën van 10 à 50 nm kan elke gram poeder een oppervlakte van wel 100 m² hebben. Die oppervlakte functionaliseren we met een amine.” In het atelier wordt gebouwd en getest met off-the-shelf technologie.
Een ventilator blaast lucht in een rvs doos die aan de in- en uitgang afgesloten kan worden om binnenin een vacuüm te creëren. De doos, de CO2-val, bevat een maaswerk van filters met vaste sorptiemiddelen. De onderzoekers sleutelen aan de structuur, ontwerpen raamwerken, die drukval voorkomen, en fijnere raten en cellen waarop ze de sorptiepoeders verankeren. De concentratie CO2 in de buitenlucht schommelt tussen 0,035% en 0,04% (of zo’n 420 ppm).
Sensoren meten die aan de in- en uitgang. Wanneer het sorptiemiddel verzadigd is, gaat de box dicht, wordt die vacuüm getrokken en kan de desorptie beginnen. Zuurstof zou bij hogere temperatuur de actieve aminen oxideren en dus afbreken. De onderzoekers kijken ook naar het regeneren van de sorptiepoeders. “We kijken bijvoorbeeld naar aluminiumoxide (Al2O3) dat bij hoge temperatuur verse aminen kan binden.”
Verticale integratie
Sirona focust op het ontwikkelen van de sorptiemiddelen én het bouwen van de machines. Gutierrez heeft een verticaal geïntegreerd bedrijf voor ogen. Dat heeft hij bij Tesla geleerd. “Het is een belangrijk deel van onze strategie. Aanvankelijk zullen wij ook zelf instaan voor het uitrollen en de exploitatie van de machines. Dat zal ons de nodige feedback bezorgen om de werking te optimaliseren en om uiteindelijk sneller te schalen.” Als dat lukt, transformeert Sirona in een ‘techology provider’.
Dan geeft het de installatie, inwerkingstelling en het onderhoud van zijn installaties uit handen. “Aanvankelijk zullen we koolstofkredieten verkopen maar als technologieleverancier maken we enkel geld met de machines en de sorbenten. Wanneer we koolstofkredieten verkopen trekken we de CO2, die we zelf uitstoten, daarvan af.” De sensoriek van de machines zorgt voor de data over de opgevangen CO2. De balans? “Concurrenten vangen 10 ton CO2 op voor elke ton CO2 die ze zelf uitstoten”, rekent Gutierrez.
Veel maar doenbaar
Vandaag wordt jaarlijks zo’n 40 miljard ton CO2 in de atmosfeer uitgestoten. Tegen 2050 moet dat naar hoogstens 10 miljard ton. “Met DAC kunnen we 5 miljard ton opvangen”, rekent Gutierrez. “Om dat te doen hebben we zo’n 5.000 TWh nodig per jaar. Dat is het equivalent van een zonnepanelenpark van 100 km bij 100 km.” De behandeling van de CO2 vergt tegen 2050 een verhoging van de elektriciteitsproductie van slechts een 5 à 10%. “Veel maar doenbaar.”
Van bits naar atomen
Thoralf Gutierrez (33) studeerde software engineering en artificiële intelligentie in Louvain-la-Neuve. In januari 2023 richtte hij Sirona op, samen met Gauthier Limpens (CTO). Nauwelijks twee maanden later hadden ze hun eerste machine lopen. Die kostte zo’n 2.000 euro aan componenten en haalde 10 g CO2 per dag uit de lucht. De tweede generatiemachine haalde 100 g CO2 per dag. Vandaag vangt de derde generatiemachine 2 kg CO2 per dag. “Tegen eind 2024 willen we naar zo’n 200 kg per dag of 80 ton per jaar.” Dat er ook elders research gebeurt in deze richting is goed nieuws. “We praten met mensen die katalysatoren bouwen voor auto’s. Zo’n materialen kunnen wij gebruiken voor DAC.”
De strategie bestaat er in eerste instantie in om plaatsen te vinden waar de nodige groene energie goedkoop is. Zonnepanelen, warmtepompen … Om ook ’s nachts te kunnen blijven werken, kan warmte gestockeerd worden in de plaats van dure lithium batterijen in te schakelen. “Zo zitten we 24/7 gebeiteld. De machines moeten ‘low capex’ gehouden worden. Eenvoudig. Het moeten modules zijn die je snel op een lijn kunt monteren.” Aan IP of octrooien wordt niet onmiddellijk gedacht. “Winnen doen wij met niet-gepatenteerde kennis. We gebruiken gekende technologie om zo snel mogelijk te schalen. Het doel is de klimaatverandering te fixen. De energie van het team zal het verschil maken.”
