Duurzame Industrie. De overgang van energie-intensief naar energie-efficient

Transcriptie

1 Duurzame Industrie De overgang van energie-intensief naar energie-efficient

2

3 De ombouw van energie-intensief naar energie-efficiënt De verduurzaming van Nederland en van de industrie vraagt onder andere om vergaande reductie van de broeikasgassenuitstoot in 2050, zoals afgesproken in Parijs. Dat is zeker voor de energie-intensieve industrie een grote opgave. Zij werkt hard aan technologische innovaties die hieraan gaan bijdragen. Dit jaar is de industrie aanwezig op duurzaamheidsforum Springtij om te laten zien hoe deze technologische oplossingen eruit kunnen zien. ISPT presenteert samen met de bedrijven vijf innovaties: Circulaire koolstof De Kracht van ammoniak Circulaire warmte Bio-afbreekbare materialen en wet & regelgeving Energie-arm papier De plastic cirkel

4 Circulaire koolstof De staalindustrie in Nederland en België loopt wereldwijd voorop qua CO2 emissies, in positieve zin wel te verstaan. Zij stoten bijna 35% minder CO2 uit per ton staal dan het gemiddelde wereldwijd. Het maken van staal is onlosmakelijk verbonden met het uitstoten van grote hoeveelheden CO2, in Nederland is de staalindustrie verantwoordelijk voor 6% van de totale hoeveelheid uitgestoten broeikasgassen. In het zogenaamd staalgas, dat vrijkomt bij de staalproductie, zit naast CO2 en stikstof N2 ook koolstofmonoxide CO. Dit wordt nu nog verbrand om energie op te wekken waarbij CO2 wordt uitgestoten. CO is een goed bruikbare bouwsteen in de chemische industrie voor het maken van plastics. Dit plastic kan aan het eind van haar levenscyclus weer worden gerecycled en hergebruikt bij het maken van staal en zo is de koolstof kringloop door industriële symbiose helemaal rond. Om de CO uit de staalindustrie te gebruiken als bouwblok in de chemische industrie moet het staalgas worden gewassen. Bij dit was-proces kan zuivere CO2 worden geïsoleerd, dit kan dan weer in deze vorm beschikbaar worden gemaakt voor een gebruiker van CO2 en voor ondergrondse opslag. Chemiebedrijf Dow Chemicals en staalproducent Arcelor Mittal besparen door hergebruik van CO 20% op hun CO2 uitstoot. Dit komt overeen met de jaarlijkse uitstoot van huishoudens. Ook in Nederland werkt Tata Steel in IJmuiden aan CO2 reductie. Een andere technologie, die direct 20% reductie van CO2 uitstoot oplevert. Inclusief CCS groeit dat tot 80% wat overeenkomt met meer dan 1 miljoen huishoudens. Wanneer deze fabrieken in de toekomst helemaal gaan werken op elektriciteit opgewekt door zon en wind wordt ook dit proces duurzaam uitgevoerd.

5

6 De kracht van ammoniak Ammoniak heeft vele toepassingen, zo is het een essentiële grondstof voor kunstmest en een bouwsteen voor de chemische industrie. In de toekomst kan het ook worden ingezet voor het opslaan van elektriciteit die duurzaam is opgewekt. Voor de productie van ammoniak wordt waterstof (H2) en stikstof (N2) gebruikt. De stikstof (N2) die hiervoor nodig is wordt afgevangen uit de lucht. De waterstof (H2) wordt echter nog steeds gewonnen uit aardgas, methaan (CH4). Op dit moment wordt zo n 8% van al het aardgas gewonnen in Nederland gebruikt voor de productie van ammoniak bestemd voor de landbouw en voedselproductie. Wereldwijd is ammoniakproductie nu verantwoordelijk voor 50% van de globale carbon footprint. OCI Nitrogen wil de waterstof die nu gewonnen wordt uit aardgas, in de toekomst elektrisch gaan produceren uit water met behulp van zon en wind. Ammoniak en kunstmest op die wijze gemaakt is duurzaam en circulair. Het proces is technisch mogelijk en dan stoot OCI veel minder CO2 uit, vergelijkbaar met meer dan een miljoen huishoudens.

7

8 Circulaire warmte De hoge temperatuur die nodig is voor productieprocessen, soms wel meer dan 1000 C, kost erg veel fossiele energie om te bereiken. Omdat de industrie zuinig is met deze energie wordt die trapsgewijs gebruikt voor productieprocessen waarbij een lagere warmte nodig is totdat het teveel is afgekoeld voor de industriële processen. Dan wordt het weggekoeld en verdwijnt als koelwater of verdwijnt via de schoorsteen. Zonde van de energie die er nog inzit. Het idee van circulaire warmte is om bedrijven onderling te koppelen en de warmte circulair te maken door gebruikmaking van een zogenaamde warmtepomp. Deze pomp kan met duurzame elektriciteit de temperatuur weer opwaarderen naar een hoger niveau. Drie keer winst: het warmtegebruik wordt circulair, elektriciteit wordt gebruikt als vervanger van fossiel en de restwarmte wordt geminimaliseerd. Op een industrieterrein zouden alle bedrijven kunnen worden aangesloten op een ringleiding met een vaste temperatuur van enkele honderden graden C. Elk bedrijf maakt met zijn eigen warmtepomp de benodigde proceswarmte en zorgt weer met een warmtepomp dat de uitgaande temperatuur gelijk is aan de temperatuur in de ringleiding. Bij Dow Chemicals wordt al geëxperimenteerd met deze technologie. Deze warmtepomptechnologie kan bij DOW alleen al 15,000 ton CO2 minder uitstoten, wat overeenkomt met het energiegebruik van bijna 2000 huishoudens inclusief vervoer.

9

10 Bio-afbreekbare materialen en wet & regelgeving Subsidies voor het ontwikkelen van bio-based producten, dat klinkt goed toch? De technologische ontwikkeling op het gebied van biologisch produceerbare en biologisch afbreekbare, oftewel duurzame, producten gaat hard. De ondersteuning vanuit de overheid lijkt zich echter voornamelijk te focussen op de bio-brandstoffen. Terwijl het ontwikkelen en op grote schaal produceren van biobased en biologisch afbreekbare plastics ook een enorme bijdrage zou kunnen leveren aan het verduurzamen van onze samenleving. Zeker als deze productie uiteindelijk ook aangedreven wordt door zon en wind -energie. De producten zijn bio-based en biologisch afbreekbaar. Dit betekent dat ze gemaakt zijn van hernieuwbare grondstoffen uit de natuur en dat ze ook weer via de biologische weg terug kunnen naar de natuur, een mooi circulair proces dus. Bio-based materiaalproducent Corbion heeft een techniek ontwikkeld voor het produceren van plastic uit hernieuwbare grondstoffen. Dit doen ze door het fermenteren van suikers, uit sucrose, maar het kan ook met suikers uit hout of andere biomassa. Momenteel is het speelveld echter niet gelijk als het gaat om het gebruik van hout of biomassa om daar chemische en bio-based materialen van te maken. Dit ongelijke speelveld wordt veroorzaakt door de subsidies op bio-fuels en bijstook biomassa voor energie en warmte. Dergelijke overheidsstimulering bestaat nog niet voor bio-based chemische materialen en plastics. Zou het een mogelijkheid zijn om bijvoorbeeld een bijmeng-verplichting in te stellen voor deze duurzame materialen om zo ook de productie te ondersteunen en te kunnen opschalen? Of zijn er misschien andere manieren waarop we deze bio-based materialen kunnen introduceren in onze maatschappij? Ze zijn te maken, nu moeten we ze nog gaan gebruiken.

11

12 Energie-arm papier De Nederlandse papierindustrie produceert jaarlijks 6 miljoen km papier (op rollen van gemiddeld 3,5 meter breed), dat is ruim 150 keer de aarde rond. De papier- en kartonsector (VNP) bespaarde in de afgelopen zes jaren 30% op het energieverbruik in de papierketen, dit is vergelijkbaar met het gemiddelde energieverbruik van 700,000 huishoudens. Dat vindt de sector echter niet genoeg en zij is druk bezig de resterende energiebehoefte te verduurzamen, recycling verder te verhogen en meermalig gebruik te bevorderen. Zij slaagt er tevens in de functionaliteit te variëren, waardoor dit biobased circulaire materiaal een steeds grotere waarde krijgt en in een steeds groter aantal toepassingen wordt gebruikt, waaronder ter vervanging van op fossiel gebaseerde materialen. De ambitie van de papierindustrie is hoog: in 2050 geen CO2 meer uitstoten. De huidige processen zijn in de jaren weliswaar vergaand geoptimaliseerd, maar de basis is twee millennia oud. De houtige vezels worden gemengd met water, dat wordt gemengd tot een egale pulp waar vervolgens met veel energie het water weer uit verwijderd wordt. 70% van het huidige energieverbruik van papier maken gaat in dat verdampen zitten. De VNP zoekt naar doorbraaktechnologie om papier op geheel andere wijze te produceren. Met of zonder water maakt niet uit, zonder het water te verdampen mag ook, als de CO2 uitstoot maar naar nul gaat. Een zoektocht waarbij elke hulp en elk idee welkom is.

13

14 De plastic cirkel Plastic is niet meer weg te denken uit onze samenleving, maar plastic afval vormt een groot probleem wanneer het in het milieu terecht komt. Daarom moeten wij uiteindelijk naar een volledig circulair gebruik van plastic, een cirkel zonder afval! Het volledig recyclen van het plastic gebeurt op verschillende niveaus. Plastic kan worden hergebruikt op het niveau van componenten, dit zijn kleinere onderdelen die weer kunnen worden gebruikt in nieuwe producten. Een stap hieronder volgt het hergebruik op het niveau van de polymeren, het plastic wordt als plastic omgesmolten tot een nieuw product. Nog een laag dieper gaat het hergebruik op het niveau van de monomeren, de bouwstenen van plastic. Ten slotte kunnen zelfs op moleculair niveau de moleculen weer de basis vormen voor het synthetiseren van nieuwe plastics en dus nieuwe producten. Door het toevoegen van deze laatst cruciale stap zal de levensduur van plastic oneindig worden. Chemiebedrijf Akzo Nobel experimenteert met de techniek waar doormiddel van pyrolyse de moleculen weer gereed worden gemaakt voor gebruik. Zo vervangt dit straks ook volledig de influx die nu nog grotendeels wordt gevormd door aardolie. Ook de energie hiervoor kan worden opgewekt uit zon en wind waardoor het proces volledig duurzaam wordt.

15

16 Geproduceerd voor Springtij Forum, september 2017 Het instituut voor duurzame procestechnologie is een gevestigd en succesvol platform voor proces innovatie in de industrie. Het ISPT brengt industrie, overheid, wetenschap en het MKB samen met als doel het bevorderen van de ontwikkeling van duurzame procestechnologieën. Wij willen laten zien dat Nederland wereldwijd leidend is in het in gang zetten van deze processen. Samenwerken is de enige weg naar een groenere wereld waaraan ook de industrie actief deelneemt.