Waterstof wordt vaak de energiedrager van de toekomst genoemd. Het goedje kan auto’s aandrijven, elektriciteit opwekken en huizen verwarmen, allemaal zonder schadelijke uitstoot. Maar de manier waarop waterstof nu meestal wordt gemaakt, is niet zo milieuvriendelijk. Wetenschappers hebben daarom een nieuwe methode ontwikkeld om waterstof te produceren uit plantafval.
Waterstof bestaat uit het kleinste atoom in het heelal en bevat veel energie. Als je het verbrandt, komt er alleen waterdamp vrij, geen CO2 of andere vervuilende stoffen. Dat maakt het een aantrekkelijke vervanger voor fossiele brandstoffen in vliegtuigen, vrachtwagens en chemische fabrieken.
Het grote probleem is dat waterstof bijna nergens in zuivere vorm voorkomt. Vandaag de dag komt de meeste waterstof uit een proces dat stoom-methaan reforming heet. Hierbij wordt aardgas verhit met stoom en dat levert waterstof op. Maar er komt ook een hoop koolstofdioxide (CO2) vrij, een gas dat, zoals elke lezer van deze website intussen wel weet, het klimaat opwarmt. Dit noemen we ‘grijze’ waterstof. Er is ook ‘blauwe’ waterstof. Daarbij wordt hetzelfde proces gebruikt, maar wordt de CO2 afgevangen voor het in de atmosfeer terechtkomt.
Groene waterstof voor Europa
Er bestaat ook ‘groene’ waterstof. Deze wordt gemaakt uit duurzame bronnen zoals water of biomassa, met behulp van schone energie zoals wind- of zonne-energie. Dit is een veel beter alternatief, maar het heeft tot nu toe serieuze beperkingen: het is zeer duur en het kost veel energie door de hoge temperaturen die nodig zijn.
Dat groene waterstof duur is, is een uitdaging voor de Europese Unie. De EU wil heel graag af van fossiele brandstoffen en ziet groene waterstof als een belangrijke oplossing om het klimaat te redden. De EU heeft grote plannen: tegen 2030 moeten we 40 gigawatt aan capaciteit hebben om jaarlijks 10 miljoen ton waterstof te maken met schone energie. Maar om dat te halen, zijn nieuwe technieken hard nodig: de oude manieren zijn te duur en niet efficiënt genoeg.
Waterstof uit plantafval
Daarom is deze nieuwe methode, die ontwikkeld werd door onderzoekers van de Universiteit van Johannesburg, nuttig. Met de methode kan plantafval efficiënter worden omgezet in waterstof dan met oude methoden. Dat kan precies zijn wat de EU nodig heeft.
De onderzoekers hebben meerbepaald een efficiëntere manier uitgedokterd om waterstof te maken uit biomassa, zoals het droge restafval van suikerriet. Ze gebruiken een techniek genaamd chemische luskering. Dit proces maakt gebruik van bepaalde stoffen (metaaloxiden en calciumoxide) om waterstof te scheiden en CO2 op te vangen. Het resultaat is schone waterstof met bijna geen teer en heel weinig CO2-uitstoot.
Minder CO2-uitstoot
Dat werkt zo: een berg suikerrietafval wordt in een reactor verhit. De metaaloxiden helpen het afval af te breken en waterstof te maken, terwijl het calciumoxide de CO2 opvangt. Wat overblijft is waterstofgas dat voor minstens 68 procent zuiver is. Bovendien kan het proces bij lagere temperaturen werken dan veel andere methoden. Dat bespaart op energiekosten. De CO2-uitstoot blijft onder 10 procent van het totale geproduceerde gas. Dat is veel lager dan bij andere vergassingstechnieken.
De onderzoekers testten twee metaaloxiden: nikkeloxide en ijzeroxide. Nikkeloxide bleek top voor het maken van pure waterstof en het afvangen van veel CO2. IJzeroxide was beter voor het produceren van een gasmengsel dat, naast waterstof, kan worden omgezet in vloeibare brandstoffen, zoals diesel, maar ook waterstof bevat.
Ook belangrijk: de hoeveelheid teer, een vervuilend bijproduct, blijft zeer laag. Er blijft slechts 0,00002 gram per kilo droog afval over. Dat is een enorm verschil met oudere methoden, waarbij teer een groot probleem was.
Tot nu toe enkel in het lab
Hoewel het allemaal veelbelovend klinkt, is dit nog experimenteel onderzoek. De techniek moet nog worden opgeschaald van het lab naar industriële schaal. Ook moet worden uitgezocht hoe kosteneffectief het is vergeleken met andere methoden voor de productie van groene waterstof.
