Zonlicht als brandstof

Door Tjeerd van Loosbroek

Als samenleving staan we momenteel voor twee grote uitdagingen: het veiligstellen van onze toekomstige energievoorziening door de overdracht van fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen en de vermindering van de uitstoot van broeikasgas CO2. LUMEN pakt beide uitdagingen aan en collega Tjeerd legde hierover zijn oor te luisteren bij projectverantwoordelijke Nicole Meulendijks. 

Wie is Nicole Meulendijks en wat is je rol binnen het Interreg-project LUMEN?

"Ik ben meer dan 15 jaar werkzaam bij TNO binnen de afdeling “Materials Solutions” in Eindhoven. Ik heb Chemie gestudeerd aan de Fontys Hogeschool in Eindhoven waar ik in 2001 ben afgestudeerd. Ik ben mijn loopbaan begonnen als onderzoeksassistent aan de Technische Universiteit Eindhoven. Mijn huidige functie binnen TNO is projectmanager en coördinator van, met name, gesubsidieerde projecten (onder andere Interreg en Horizon EU projecten). Ik ben vanuit TNO de penvoerder van het LUMEN project."

Wat houdt het project LUMEN in? 

"Het LUMEN project richt zich op het verduurzamen en toekomstbestendig maken van de chemische industrie. De chemische industrie moet, net als veel andere sectoren, in de komende jaren de overstap maken van fossiele brandstoffen naar duurzame energie. Er zijn meerdere technologie oplossingen om dit doel te bereiken. Binnen LUMEN richten we ons op de grootste duurzame energiebron die we hebben, namelijk de zon. Binnen LUMEN wordt er gewerkt aan een technologieconcept dat het mogelijk maakt om zonlicht direct te gebruiken als ‘brandstof’ voor duurzame chemische processen. Binnen LUMEN wordt een labschaal “mini-fabriek” gedemonstreerd, die aantoont dat de door zonlicht aangedreven omzetting van CO2 met (groen) waterstof naar aardgas (methaan) en/of syngas (CO, wat het startmateriaal is voor de synthese van vloeibare koolwaterstoffen als brandstof, zoals bijv. methanol) technisch en economisch haalbaar is. Daarmee maken we het uiteindelijk mogelijk om over te stappen van fossiele brandstoffen naar zonlicht als duurzame energiebron, en reduceren we tegelijkertijd de uitstoot van CO2 door het als startmateriaal te gebruiken. In het project bekijken we ook of het concept van het gebruik van zonlicht in chemische processen in de zogenaamde fijn-chemie kan worden ingezet om bijvoorbeeld geneesmiddelen makkelijker en veiliger te produceren dan de huidige standaard. De partners van LUMEN zijn TNO, Universiteit Hasselt, Zuyd Hogeschool, Interuniversitair Micro-elektronica centrum Leuven (IMEC), Innosyn en Ecosynth." 

Wat maakt het project LUMEN uniek in Europa?

"Grensoverschrijdende samenwerking is essentieel voor het realiseren van de doelstellingen van LUMEN. De energietransitie en reductie van CO2 emissie zijn per definitie grensoverschrijdende, en zelfs mondiale uitdagingen. LUMEN bestaat uit een uniek consortium van Vlaamse en Nederlandse onderzoeksinstituten, onderwijsinstellingen en bedrijven. Daarnaast is een gebruikers- en advies commissie gekoppeld aan het project om (externe) bedrijven te betrekken (e.g. Bionerga, Umicore, Aperam, Borealis, Brightlands Chemelot Campus, Tessenderlo Chemie, Chemtrix en Creaflow). De gebruikers – en advies commissie wordt op jaarlijkse basis geïnformeerd over de actuele stand van zaken in het project om advies te kunnen geven aan de projectpartners. De betrokken bedrijven vertegenwoordigen een groot deel van de waardeketen, dit borgt dat de drie ontwikkelde demo’s naadloos aansluiten bij de eisen van toekomstige industriële gebruikers. De ontwikkelde demo’s tonen aan dat CO2 naar synthetisch gas en methaan kan worden omgezet met gebruik van zonlicht als energiebron en dat de technologie kan worden ingezet voor productie van fijn chemicaliën. Door de betrokkenheid van de gebruikers- en adviescommissie zal de overgang van labschaal naar pilot- en industriële schaal in een later stadium vereenvoudigd en versneld kunnen plaatsvinden." 

Op welke manier kunnen de uitkomsten van dit project een bijdrage leveren aan een groener Europa? Hoe zien de grove toekomstige ontwikkelingsstappen eruit? 

"De maatschappij staat voor een mondiale uitdaging, namelijk het veilig stellen van onze toekomstige energievoorziening door over te stappen van fossiele brandstoffen naar duurzame energiebronnen, en het terugdringen van de koolstofdioxide (CO2) uitstoot. Momenteel bedraagt de jaarlijkse wereldwijde CO2-uitstoot 34.8 miljard ton (2020), met de huidige opwarmingssnelheid van de aarde, overschrijden we het punt van 1,5°C temperatuurstijging al in 2040. Om de 1,5°C-doelstelling, zoals vastgelegd in het Klimaatakkoord van Parijs, te halen, moeten we in 2050 netto nul CO2-uitstoot bereiken. Na 2050 moet een substantiële netto negatieve CO2-uitstoot worden gerealiseerd om te voldoen aan deze ambitie. Dat betekent dat er meer CO2 moet worden afgevoerd uit de atmosfeer dan menselijke activiteiten erin uitstoten. Ook de chemische industrie moet de emissie van broeikasgassen terugdringen om in 2050 klimaatneutraliteit te bereiken. De technologie ontwikkeling binnen LUMEN adresseert twee uitdagingen gelijktijdig: het aanleggen van een energieopslagbuffer, noodzakelijk om fluctuaties in het aanbod van energie uit duurzame bronnen zoals zon en wind te ondervangen, en gelijktijdig de reductie van CO2 uitstoot, gebruik makend van zonlicht als duurzame energiebron. De binnen het project ontwikkelde labschaal demonstrator opstellingen (i.e. demonstratie onder labo-condities) zullen na afloop van LUMEN worden vertaald naar een integrale pilotschaal demonstrator (i.e. onder reële condities), en vervolgens een industrieel proces (i.e. continue proces gebruikmakend van natuurlijk zonlicht). Dit biedt zodoende commerciële kansen voor betrokken partijen in de waardeketen: materiaalproducenten (katalysatorproductie), equipmentproducenten (reactorproductie) en chemiebedrijven in de regio. Verder zal dit de energietransitie en reductie van CO2 emissie versnellen, en bijdragen aan de realisatie van de op deze gebieden afgesproken doelstellingen."

Hoe ziet de opschalingsroute eruit?

"De resultaten van LUMEN worden na afloop van het project op verschillende manieren ingezet. Allereerst zullen de ontwikkelde integrale proof-of-concept labschaal demo’s worden doorontwikkeld tot demo’s op pilot- en commerciële/industriële schaal. Er zal blijvende kennisoverdracht plaatsvinden naar bedrijven en andere stakeholders op de daarvoor geschikte podia, zoals conferenties, de website zal na afloop van het project beschikbaar blijven. Daarnaast zal er blijvende borging van de ontwikkelde kennis zijn door opname van het onderwerp in onderwijsprogramma's voor hogescholen en universiteiten. Op deze manier worden studenten opgeleid om na hun studie bij bedrijven met dit soort vraagstukken aan de slag te kunnen. Vanuit onder andere het LUMEN project is er een blijvende en duurzame samenwerking ontstaan tussen de betrokken bedrijven en kennisinstellingen en tussen kennisinstellingen onderling. Tot slot zullen de ontwikkelde materialen en technologieën worden geïmplementeerd in de chemische industrie voor productie van grootschalig gebruikte chemicaliën en productie van fijn-chemicaliën, bijv. tussenproducten voor geneesmiddelen."

Wanneer zijn jullie klaar?

"LUMEN is een ambitieus project en de ontwikkelde technologie heeft de potentie om een significante bijdrage te leveren aan de energietransitie. Het project wordt in 2022 afgerond, door de succesvolle en intensieve samenwerking tussen de partners binnen het project zullen de doelstellingen van LUMEN aan het eind van het project met positief resultaat worden opgeleverd. Dat wordt dan het startpunt voor verdere ontwikkelingsstappen." 

Alle berichten

Tjeerd is projectadviseur voor Provincie Noord-Brabant