Affakkelen

Bij het winnen van aardolie komt ook veel aardgas mee omhoog, dat nu meestal afgefakkeld wordt. Een chemisch proces dat aardgas ter plekke omzet in alcohol kan aan deze enorme verspilling grotendeels een eind maken.

4 mei 2017

Affakkelen van gas vanaf een boorplatform in de Arabische Golf.
U.S. Coast Guard, Peter Lang.

Jaarlijks wordt ongeveer 140 miljard kubieke meter aardgas afgefakkeld, vijf keer zoveel als we in Groningen uit de grond halen. Dit komt neer op het dumpen van 350 miljoen ton CO₂ in de atmosfeer.

Wat bezielt bedrijven als Shell en Exxon om zo’n enorme hoeveelheid waardevolle brandstof weg te gooien? Uit oliebronnen komt vaak een mengsel van aardolie, aardgas, CO₂ en soms nog andere gassen onder hoge druk omhoog. Puur economisch gerekend, is in veel gevallen alleen de olie winbaar en kan men met het aardgas nergens heen. Opslaan is wegens het grote volume niet mogelijk, en een pijpleiding voor aardgas aanleggen naar de oliebron zou het hele project onrendabel maken. Dus wordt het afgefakkeld. De grootste zondaar in dit opzicht is Rusland, gevolgd door de Verenigde Staten.

Vloeibare brandstof

Er is al veel onderzoek gedaan naar mogelijkheden om deze verspilling te stoppen. Als je het aardgas bij de bron efficiënt kunt omzetten in een vloeibare brandstof, loont het wel om die af te voeren en op de markt te brengen. Onderzoekers in Zwitserland publiceren nu in Science een manier om het belangrijkste bestanddeel van aardgas, methaan (CH₄) om te zetten in methanol (CH₃OH, een niet-consumeerbare variant van alcohol). Methanol uit biomassa wordt nu al veel bijgemengd in autobenzine. Anders dan eerdere voorstellen, kost dit proces niet al te veel energie, het vereist geen chemische reacties onder extreem hoge druk en temperatuur, en geen katalysator met een duur, zeldzaam metaal, zoals platina.

Bovendien heeft het proces maar één hulpstof nodig die goedkoop en bijna overal beschikbaar is: water. Methaan en water reageren bij een temperatuur van een paar honderd graden een voor een tot methanol en waterstofgas, dankzij een speciaal type materiaal (zeoliet met als actieve centra koper-atomen).

Waterstofgas is in de chemische industrie een veel gebruikte grondstof, zodat het proces misschien ook daar interessant is. Bij een oliebron wordt het waterstofgas simpelweg verbrand (wat weer water oplevert) om energie te leveren voor de methanolproductie. Helemaal energieneutraal is het proces niet; een deel van het aardgas zal nog steeds verbrand moeten worden om van de rest methanol te maken.

Satellietfoto bij nacht van de Verenigde Staten. De ‘Bakken-formatie’ is een gebied in Noord-Dakota waar sinds een paar jaar met *fracking* veel olie wordt gewonnen. Het meekomende aardgas wordt afgefakkeld. De enorme vlammen geven net zo veel licht als een grote stad.
Nasa

Andere gassen

Dit onderzoek is slechts het bewijs dat het in principe mogelijk is om methaan om te zetten in methanol. Aardgas bestaat niet alleen uit methaan, maar bevat ook zwaardere broertjes van methaan, zoals ethaan en propaan. En uit sommige oliebronnen komen ook nog andere gassen. Is dat een probleem voor dit proces? “Als er veel zwavel in het gas zit, moet dat er eerst uitgehaald worden. Als er CO₂ mee omhoog komt, maakt dat niet uit. Ook ethaan en propaan zijn geen probleem, die worden in dit proces omgezet in ethanol en propanol (andere types alcohol, red.)”, zegt de Nederlandse chemicus Jeroen van Bokhoven die aan het onderzoek meewerkte.

Wat is de volgende stap? Van Bokhoven: “Opschalen. En vooral: de snelheid van het proces optimaliseren.” Dat bepaalt namelijk, of het in de praktijk mogelijk is om de hele aardgasproductie van een oliebron af te vangen. Dat hangt af van hoe snel het koper-zeoliet z’n werk doet. Als de reacties daarin relatief traag verlopen, zou je een reactievat met enorme hoeveelheden koper-zeoliet nodig hebben bij een oliebron, en dan haalt de boekhouder van de oliemaatschappij er een streep door. Van Bokhoven wil er nog niet over speculeren of het proces inderdaad snel gemaakt kan worden. “Maar ik heb goede hoop.”

Bron

Bokhoven, J. van e.a., Selective anaerobic oxidation of methane enables direct synthesis of methanol, Science, 5 mei 2017, doi/10.1126