Power-naar-methaan (P2M): het alternatief van de biologische route

Transcriptie

1 Jan Peter Nap Hanze Research Energy & Hanze Research Biobased Economy Power-naar-methaan (P2M): het alternatief van de biologische route groene elektriciteit voor nieuw groen gas?

2 Bron: NRC

3 Klimaatminister? Bron: NRC

4 Merkwaardige wereld De netbeheerder zegt dat de ACM dwingt om voor 7 mrd aan investeringen te doen. Volgens de ACM volstaan relatief eenvoudige aanpassingen die een investering van 100 mln vergen. Sinds jaar en dag heeft Nederland met een leveringsbetrouwbaarheid van 99,999 % een van de betrouwbaarste elektriciteitsnetten ter wereld. (bron: FD )

5 Het nieuwe groene gas: waterstof Gasunie gaat mee in plannen voor een energie-eiland in de Noordzee. Het eiland gaat dan niet alleen wind-energie verdelen maar zal die energie ook opslaan als waterstofgas. Tennet onderzoekt al langer de mogelijkheden voor eilanden in de Noordzee bouwen met windmolenvelden eromheen. Bron: RTLnieuws

6 Waterstofgas: H 2 geen kleur, geur of smaak diffundeert makkelijk (klein!) (lekken) moeilijk te detecteren makkelijk ontbrandbaar en explosief (m.n. in opslag) vlam niet/slecht zichtbaar verstikkend metaalverbrossing veiligheid, voorschriften en regulering publieke perceptie & wet van Murphy productie: elektrolyse van water (nog?) inefficiënt en duur toepassing: bevat geen koolstof (C n H 2n+2 => H 2, CH 4, C 2 H 6...,)

7 Vergelijk waterstof met (fossiel) methaan H 2 CH 4

8 Sabatier reactie CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O

9 Toekomst?

10 Toekomst?

11 Biologische sabatier reactie CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O Organismen: hydrogenotrofe methanogene archaea

12 Biogas (CH 4 + CO 2 ) digester digestaat biomassa mest H 2 O O 2 H 2

13 Waterstof samen met biogasproductie Waarom: verbruikt CO 2, dus hogere kwaliteit biogas en CO 2 reductie meer methaan per hoeveelheid biomassa makkelijker proces parameters (T, p, V) beter schaalbaar (people in power) opslag van groene elektriciteit als methaan ipv waterstof meerwaarde voor bestaande installaties

14 Waterstof samen met biogasproductie biomassa Hoe: toevoegen waterstofgas aan bestaande installatie bioreactor => in situ aanpak biogas of CO 2 uit biogas naar tweede (veel kleinere) installatie met waterstofgas => ex situ aanpak biomassa bioreactor biogas H 2 H 2 2 de reactor biogas (bio)gas

15 CH 4 H 2 CO 2 gaschromatografie in situ biogas CH 4 /CO 2 biogas CH 4 /CO 2 biomassa biomassa H 2 CO 2 + 4H 2 CH H 2 O + E control in situ

16 Lage oplosbaarheid waterstof in water

17 Diffussie uit siliconen slang: nieuwe manier van toevoegen H 2 Fisherbrand

18 Labscale 10 liter reactor set-up: in situ biomass biomass H 2 AMPTSII Fix-CO 2 CH 4 control in situ

19 Relative vol.%-ch 4 *: control Relative vol.%-ch days * H 2, CH 4 + CO 2 = 100 vol.%

20 Relative vol.%-ch 4 *: in situ No hydrogen 1 ml*min -1 2 ml*min -1 3 ml*min -1 4 ml*min -1 5 ml*min -1 No hydrogen Relative vol.%-ch days * H 2, CH 4 + CO 2 = 100 vol.%

21 CH 4 - productie: controle vs in situ Nml CH Nml CH 4 /gr biomass } 322 Nml CH 4 /gr biomass days * CO 2 in 3M NaOH

22 CH 4 H 2 CO 2 ex situ biogas CH 4 /CO 2 gaschromatografie biomassa biogas CH 4 /CO 2 H 2 bioreactor ex situ CO 2 + 4H 2 CH H 2 O + E

23 Labscale 10 liter reactor set-up: ex situ biomass LOW-ΔP- FLOW H 2 AMPTSII Fix-CO 2 CH 4 bioreactor ex situ FischerbrandISO330 2 E1 8.5 meter; 4.0x 1.0 mm

24 Relative vol.%-ch 4 *: bioreactor Relative vol.%-ch days * H 2, CH 4 + CO 2 = 100 vol.%

25 Relative vol.%-ch 4 *: ex situ No hydrogen 1 ml*min -1 2 ml*min -1 3 ml*min -1 No hydrogen 4 ml*min -1 Relative vol.%-ch days * H 2, CH 4 + CO 2 = 100 vol.%

26 Conclusies toevoegen van waterstof via een siliconenslang aan een Toename bestaande installatie van bacterien werkt verrassend uit de goed: H2/CO2 consumptie route van na CO toediening 2 en meer methaan per eenheid biomassa waterstof toevoegen van waterstof en biogas aan een tweede reactor resulteert ook in omzetting van CO 2 naar methaan microbiële samenstelling verandert: er komen meer organismen die waterstof eten en methaan produceren

27 Vervolg Toename van bacterien uit de H2/CO2 route na toediening waterstof opschaling en praktijktesten proces parameters, relative volumes, voeding, omzetting LCA afhankelijkheid van biomassa/variabiliteit relevantie kosten en opbrengsten (economisch, milieu, wetgeving) eventuele alternatieven inpassing in energiesysteem van de toekomst

28 BioP2M in toekomstig energiesysteem

29 Met dank aan Hanze: Gert Hofstede, Folkert Faber, Emile Apol, Petr Pozděna, Sean de Graaf, Linette Oosting, Martijn Boret, Tom Baars, Henry Wiersma. Jan Pieter Thie, Rene Koldam, Jan Bekkering, Evert-Jan Hengeveld e.a. Subsidiegever: NWO/SIA-RAAK (RaakPRO programma) Partners/meedenkers/cofinanciers:

30 Ter nagedachtenis van Hans Banning

31 The End of the Beginning Contact: Jan-Peter Nap