Je leest:

Olie uit groenten en fruit

Olie uit groenten en fruit

Auteurs: , en | 1 oktober 2001

Geschrokken van de oliecrises van 1973 en 1980 was men overal in de wereld, ook bij Shell, op zoek naar alternatieven voor aardolie. Rond de tweede oliciecrisis, in 1980, deed Herman Ruyter bij Shell onderzoek naar het verrijken en drogen van Indonesische bruinkool. Daarbij werd water aan het materiaal onttrokken bij verhoogde temperatuur en druk, net zoals spinazie ontwaterd wordt in een hogedrukpan.

Ruyter en medewerkers waren nieuwsgierig wat er zou gebeuren met andere grondstoffen. In die tijd was het normaal dat onderzoekers de vrijheid kregen om dat soort ideeën ook uit te voeren. Zo deden zij in hun autoclaaf (een soort metalen hoge-druk-reageerbuis) proeven met de meest uiteenlopende grondstoffen, zoals ananasafval, gras, vers geteeld hout, en varkensmest.

Figuur 1. De HTU-proefsinstallatie bij TNO-MEP. Bron: Arka

Aldus ontstond het zogenoemde HTU proces (HTU staat voor HydroThermal Upgrading). Bij temperaturen tussen 300 en 350 oC en drukken van 120-200 bar vormt zich uit biomassa een product dat biocrude ( crude is ruwe olie) genoemd wordt. In de natuur zijn daarvoor miljoenen jaren nodig maar met HTU wordt dit proces in enkele minuten nagebootst.

Biomassa

Herman Ruyter zag de betekenis die biomassa voor de energievoorziening kan hebben en de rol die het HTU proces zou kunnen spelen. Hij kreeg gedaan dat in 1983 de hoofdkantoren van Shell een evaluatie deden van het proces. Toen dit veelbelovend uitpakte, werd besloten het reageerbuis-stadium te verlaten.

Figuur 2. Herman Ruyter. Bron: KIVI

Toen raakten ook Frans Goudriaan en Jaap Naber bij het onderzoek betrokken. Er werd een continu werkende proefinstallatie gebouwd en dankzij de ervaring die men had met hoge druk werk maakte deze installatie al snel per uur een kilo olie uit hout. Vanaf eind jaren 1970 hadden ook buitenlandse instituten HTU-achtig werk verricht, met overeenkomstige resultaten. Vanwege de dalende olieprijzen vielen hun subsidies echter weg en rond 1985 werd dit werk gestopt. Ook Shell zat niet meer om alternatieven verlegen en zo werd de ontwikkeling van HTU in 1988 stopgezet. Midden jaren negentig werd het proces weer uit de kast gehaald. Duurzame energie en het broeikaseffect waren in het brandpunt van de belangstelling komen staan. Daardoor werd ook het HTU-proces weer interessant. In 1995 voerden Stork Comprimo en Shell Research met steun van de overheidsorganisatie Novem een haalbaarheidsstudie uit met positief resultaat.

Duurzame energie

Scenario’s voor het wereldenergiegebruik gaan er van uit dat rond 2050 duurzame energie ongeveer de helft voor zijn rekening neemt. In Nederland is de doelstelling voor 2010 dat tien procent van de energie duurzaam is, waarvan een kwart afkomstig van biomassa.

Figuur 3. Ook fruitschillen kunnen als HTU voeding dienen. Bron: Arka

De benodigde biomassa is ruim voorhanden in de vorm van reststoffen uit de land- en tuinbouw en voedingsmiddelenindustrie. Belangrijk zijn wereldwijd o.a. afval uit suikerriet, rijststro, uit de olijvenverwerking, en ook huishoudelijk afval zoals GFT (groenten-, fruit- en tuinafval). Desgewenst kan biomassa ook nog geteeld worden in zogenoemde energieplantages met snelgroeiende gewassen, vooral in subtropische gebieden. HTU is niet het enige proces om uit biomassa energiedragers te maken. Er is ook de mogelijkheid van vergassing (levert synthesegas dat in methanol of dieselolie omgezet kan worden), pyrolyse (levert houtskool of zogenoemde pyrolyse- olie), en vergisting tot bio-alcohol. De verwachting is dat elk van deze processen hun eigen plaats zal krijgen. De voordelen van HTU zijn dat het kan werken met natte grondstoffen (die meer dan de helft van het afval vertegenwoordigen) en dat het een transporteerbaar product levert met een hoge verbrandingswaarde. Biocrude is een zware olie die bij ongeveer tachtig graden vloeibaar wordt. Als eerste toepassing wordt gezien het bijstoken in kolencentrales. Dit levert een bijdrage aan het terugdringen van kooldioxide, CO2. Een groter voordeel wordt verkregen als de biocrude, door een reactie met waterstof in aanwezigheid van een katalysator, veredeld wordt. Dan ontstaan producten als dieselolie of kerosine. Dit opent de weg naar duurzame, CO2- neutrale brandstoffen voor het wegtransport en de luchtvaart.

Figuur 4.Vereenvoudigd processchema van HTU-fabriek met mogelijke toepassingen van het product. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

WAT IS HTU? Biomassa bestaat voor ongeveer veertig procent uit zuurstof. Voor het verkrijgen van compacte brandstoffen is het nodig de zuurstof zoveel mogelijk te verwijderen. In het HTU-proces wordt biomassa samen met water gedurende vijf tot vijftien minuten op een temperatuur van 300 en 350 oC en een druk van 120-200 bar gehouden. De zuurstof wordt dan voor een belangrijk deel verwijderd in de vorm van kooldioxide. Uit 100 gewichtseenheden biomassa (op droge basis) ontstaan: 45 delen biocrude, 30 delen gas (voor meer dan 90% CO2), 15 delen water en 5 delen in water opgeloste bijproducten zoals azijnzuur. In de biocrude zit tien tot vijftien procent zuurstof en daarmee is de verbrandingswarmte 30-35 MJ/kg. Ter vergelijking: die van ruwe aardolie is 42 MJ/kg. In de toekomstige HTU-fabrieken wordt eerst de grondstof met een speciaal ontwikkelde pomp op een druk van 180 bar gebracht. Vervolgens wordt via warmtewisseling de temperatuur tot ruim 300 oC verhoogd waarbij de grondstof verweekt tot een homogene brij en de reactor binnengaat. Die heeft zodanige afmetingen dat de verblijftijd ongeveer tien minuten is. De uitgaande stroom wordt eerst gesplitst in damp en vloeistof, die wordt afgekoeld en gescheiden in olie en water. De in de waterstroom opgeloste organische bijproducten worden zoveel mogelijk uitgedreven en in een speciaal fornuis verbrand om warmte te leveren voor het proces. De resterende waterstroom wordt gezuiverd door anaërobe vergisting. Het hierbij ontstane biogas wordt ook in het fornuis verbrand.

Zie ook:

Literatuur:

  • Groene ruwe olie met Oranjegevoel, Shell Venster (november/december 1996), pp. 12-13.
  • F. Goudriaan, D.G.R. Peferoen, Liquid fuels from biomass via a hydrothermal process, Chemical Engineering Science 45/8 (1990) pp. 2729-2734.
  • F. Goudriaan et al., Thermal efficiency of the HTU process for biomass liquefaction, in A.V. Bridgwater (ed.) Progress in Thermochemical Biomass Conversion, Proceedings of conference, Tyrol, Austria, 18-21 September 2000, pp. 1312-1325.
Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.