Kooldioxide (CO2) is vooral bekend als broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Minder bekend is dat het ook een grondstof kan vormen voor de productie van hernieuwbare brandstoffen en chemicaliën. In een consortium van Shared Innovation Program VoltaChem werken zes partners de komende 2 jaar aan een project waarin CO2 met duurzaam opgewekte elektriciteit op grote schaal wordt omgezet in mierenzuur. Dit kan worden ingezet als brandstof, als conserveringsmiddel in diervoeders, voor energieopslag en als chemische bouwsteen. Het resultaat: lagere productiekosten, een lagere CO2-uitstoot en een bijdrage aan het duurzame energiesysteem van de toekomst.

Recycling van CO2 als grondstof voor de productie van mierenzuur

Tot op heden wordt mierenzuur – zo genoemd omdat mieren en andere insecten het kunnen produceren – vrijwel uitsluitend geproduceerd uit fossiele grondstoffen. Op laboratoriumschaal is eerder aangetoond dat mierenzuur ook kan worden geproduceerd met behulp van CO2 en elektriciteit: directe elektrochemische conversie van CO2. Daarbij wordt eerst water met elektriciteit omgezet in waterstof en zuurstof. De waterstof wordt vervolgens direct gebruikt om de CO2 met behulp van elektriciteit om te zetten in mierenzuur.

Dit nieuwe project zet de volgende stap in de ontwikkeling naar een industrieel proces. Eind 2017 wordt er een elektrochemische reactor opgeleverd die op kleine schaal continu mierenzuur kan produceren met gebruik van fluctuerende hoeveelheden hernieuwbare energie (zon en wind). Op basis van deze resultaten wil VoltaChem vervolgens in 2018 aantonen dat het proces ook op industriële schaal kan worden toegepast.

Mierenzuur: CO2-neutraal en veilig opslagmedium van brandstof en energie

Door CO2 als grondstof te benutten en door duurzaam opgewekte energie te gebruiken, ontstaat CO2-neutraal mierenzuur. Een ander voordeel is dat je mierenzuur kunt gebruiken als vloeibaar en relatief veilig opslagmedium voor waterstof, bijvoorbeeld als brandstof in voertuigen. Waterstofgas heeft namelijk als nadeel dat je het onder hoge druk moet vervoeren en opslaan en dat het erg brandbaar is. Tot slot kun je mierenzuur gebruiken om duurzame energie op te slaan als er een overproductie van wind- of zonne-energie is.

Onder de vlag van Shared Innovation Program VoltaChem

Dit project wordt uitgevoerd onder de vlag van Shared Innovation Program VoltaChem: een initiatief van de Topsector Chemie waarbinnen bedrijven en onderzoeksinstellingen werken aan de elektrificatie van de chemische industrie. Fossiele energie en -grondstoffen worden daarbij vervangen door hernieuwbare bronnen zoals wind, zon en biomassa voor de productie van grondstoffen. Dit moet de chemische industrie competitiever, innovatiever en duurzamer maken.

In het project ‘Power-2-FA: Direct electrochemical conversion of CO2 to formic acid’ werken de volgende zes partijen de komende 2 jaar samen:

  1. TNO is vanuit VoltaChem projectcoördinator en gaat onderzoeken hoe mierenzuur op basis van CO2 met behulp van duurzame elektriciteit op grote schaal betaalbaar in een continu industrieel proces geproduceerd kan worden. TNO kijkt ook naar de invloed van een fluctuerend elektriciteitsaanbod op de efficiëntie van het systeem.
  2. Coval Energy heeft een innovatieve elektrochemische technologie ontwikkeld om mierenzuur te produceren uit CO en zal samen met TU Delft op kleine schaal demonstreren dat de technologie geschikt is om mierenzuur met de benodigde kwaliteit en snelheid te produceren. Daarna wordt gekeken naar industriële opschaling.
  3. TU Delft zal tests uitvoeren met de kleinschalige opstelling en zal voor de optimalisatie van de mierenzuurproductie fundamentele expertise en geavanceerde rekenmodellen inzetten op het gebied van elektrochemische reacties en materialen, en opschaling.
  4. CE Delft gaat een studie uitvoeren naar de gehele keten, van mierenzuurproductie tot toepassing, inclusief een levenscyclusanalyse (LCA). Zij gaan na wat ervoor nodig is om de koolstofcyclus sluitend te krijgen en wat de potentiële impact van de productie van mierenzuur is op het energiesysteem van Nederland.
  5. Mestverwerking Friesland wil CO2 uit haar mestverwerkings- enbiogasinstallaties omzetten naar het waardevolle product mierenzuur. In het project wordt nagegaan hoe gas uit de biogasinstallaties van Mestverwerking Friesland kan worden ingezet als CO2
  6. Team FAST is een TU/e studententeam dat een stadsbus wil laten rijden op mierenzuur.Het eerste 1 meter schaalmodel is gerealiseerd en in juli zullen zij ’s werelds eerste bus op mierenzuur laten rijden. De duurzame productie van mierenzuur is daarbij essentieel.

De complete keten van CO2-bron tot eindproduct en van fundamenteel tot toegepast onderzoek is dus in dit unieke project vertegenwoordigd. De doelstelling van VoltaChem is daarbij om de kennis die in dit project wordt opgedaan breder in te zetten ten behoeve van industriële elektrificatie om zo in de toekomst de uitstoot van broeikasgassen drastisch te verminderen en tegelijkertijd een bijdrage te leveren aan een duurzaam energiesysteem.

Dit project wordt mede gefinancierd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO).

Zie voor meer informatie over dit project www.voltachem.com/fa

MOLCOM Communicatieadvies is sinds de start van Shared Innovation Program VoltaChem verantwoordelijk voor alle marketing & communicatie activiteiten, zowel strategisch als tactisch.