Reizen met het vliegtuig zonder extra CO uit te stoten₂ — dit zou mogelijk zijn met synthetische brandstoffen die met behulp van hernieuwbare energie uit water en omgevingslucht worden geproduceerd. Er zouden echter enorme hoeveelheden nodig zijn. Een nieuw productieproces ontwikkeld in het kader van het KEROGREEN onderzoeksproject maakt gebruik van een innovatieve plasmatechnologie om dit mogelijk te maken. De onderzoekspartners hebben een eerste productiefaciliteit gebouwd aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

CO₂ -neutraal luchtverkeer is een grote uitdaging. "Batterijen, waterstof en hybride oplossingen zijn nauwelijks geschikt, omdat hun energiedichtheid te klein is", zegt professor Peter Pfeifer van KIT's Institute for Micro Process Engineering. Hij is een van de woordvoerders van het KEROGREEN onderzoeksproject. "Biobrandstoffen hebben teeltgebieden nodig en concurreren daardoor met de voedselproductie en het behoud van de natuurlijke omgeving."

CO₂ . inschakelen - toch neutrale luchtvaart, onderzochten Pfeifer en de partners van KEROGREEN een andere optie:Kerosine uit lucht en water. "Bij gebruik van hernieuwbare energie en CO₂ rechtstreeks uit de atmosfeer, hebben we een gesloten koolstofkringloop. We kunnen zelfs de bestaande infrastructuur blijven gebruiken voor opslag, transport, brandstof voor vliegtuigen en motortechnologie." Bovendien, omdat synthetische groene kerosine geen zwaveluitstoot, roet en stikstofoxide zou produceren (NO_x ) uitstoot zou worden verminderd.

Om voldoende kerosinehoeveelheden te produceren, hebben de KEROGREEN-partners een schaalbaar proces ontwikkeld dat gebaseerd is op een innovatieve plasmatechnologie en in een zeecontainer past. De KEROGREEN had een looptijd van vierenhalf jaar. De werkzaamheden werden gecoördineerd door het Nederlands Instituut voor Fundamenteel Energieonderzoek (DIFFER) in Eindhoven. Bij het KIT werd een onderzoeksfaciliteit gebouwd. De technologie bevindt zich nu in de laatste fase van systeemintegratie. De componenten zijn al met elkaar verbonden, terwijl ze verschillende niveaus van volwassenheid hebben bereikt. "Het nieuwe productieproces is zeer hulpbronnenvriendelijk, omdat er geen zeldzame hulpbronnen nodig zijn", zegt Pfeifer.

Innovatieve plasmatechnologie voor CO₂ dissociatie

Het proces bestaat uit drie hoofdstappen:Ten eerste, CO₂ uit omgevingslucht wordt in een reactor gevoerd waarin het wordt gedissocieerd in koolmonoxide (CO) en zuurstof door middel van een plasma dat wordt gegenereerd met microgolfstraling. Vervolgens wordt zuurstof verwijderd.

In de tweede reactor wordt CO omgezet in waterstof door de watergas-shiftreactie. Deze waterstof en het resterende CO (in combinatie synthesegas genoemd) worden door Fischer-Tropsch-synthese in een derde reactor omgezet in koolwaterstoffen. Hoogmoleculaire koolwaterstoffen die niet kunnen worden gebruikt voor de productie van kerosine worden intern gedissocieerd. Uiteindelijk wordt het basisbestanddeel van vliegtuigbrandstoffen verkregen. Deze grondstof kan vervolgens worden geraffineerd tot kerosine of worden gebruikt om energie op te slaan.

Ideaal voor gedecentraliseerd gebruik met hernieuwbare energie

Volgens de bevindingen van de onderzoekers zouden faciliteiten tot het megawattbereik mogelijk zijn met de nieuwe plasmatechnologie. Maar het kan ook worden gebruikt in kleine, gedecentraliseerde productiefaciliteiten ter grootte van containers.

"Toekomstige faciliteiten zullen modulair en schaalbaar zijn. Ze kunnen worden geïntegreerd in een offshore windpark of een zonnepark in de woestijn", zegt Pfeifer. "Als er geen wind of zon is, zal de plasmareactor tijdelijk uitschakelen en weer opstarten als er wel energie beschikbaar is." De projectresultaten worden nu grondig geanalyseerd. Sommige worden al door branchepartners gebruikt voor het implementeren van bepaalde processtappen. + Verder verkennen

Alles-in-één toren op zonne-energie maakt koolstofneutrale vliegtuigbrandstof