Per jaar produceert de wereld zo’n 130 miljoen kilo etheen, de belangrijkste grondstof voor plastic. Die gigantische industrie is nu nog afhankelijk van aardolie. En die raakt op. NWO-onderzoeker Tymen Tiemersma van het onderzoeksinstituut IMPACT heeft mogelijk een oplossing gevonden voor dit probleem. Met zijn nieuwe reactor kunnen we gemakkelijk plastic maken van aardgas, en in de toekomst dus ook uit biogas. Tiemersma promoveert op 5 maart aan de Universiteit Twente.
Tiemersma vond een ogenschijnlijk doodeenvoudige oplossing voor een van de grootste problemen voor plasticproductie uit aardgas. Als je plastic wilt maken uit aardgas, moet je eerst aardgas omzetten in etheen. Dat lukt nu wel, maar er is één fundamenteel obstakel: het proces genereert ontzettend veel warmte, te veel om makkelijk af te kunnen voeren. Hierdoor is het omzetten van aardgas veel te duur en kost het veel energie. Maar aardgas wordt niet alleen gebruikt om etheen uit te vangen. De industrie maakt van aardgas ook synthesegas, een mengsel van koolmonoxide en waterstof. En laat voor de productie van synthesegas nou net heel veel warmte nodig zijn. Juist. Een en een is twee, dacht ook Tymen Tiemersma.
Verhitten en koelen tegelijk
De procestechnoloog voegde de productie van synthesegas en etheen samen, en ontwikkelde een manier om beide stoffen efficiënt te winnen uit aardgas. Hij voegde op één katalysator, een deeltje dat het mogelijk maakt om de ene stof om te zetten in de andere, beide productieprocessen samen. De productie van etheen wekt de warmte op die nodig is voor de productie van synthesegas - dat moet gebeuren bij temperaturen van 800 graden Celsius - en het synthesegas slorpt de warmte op zodat het productieproces van etheen niet gekoeld hoeft te worden.
Met de nieuwe katalysator kunnen we dus etheen voor plastic uit aardgas halen, maar het biedt nog veel meer opties. Elektrische voertuigen kunnen rijden op waterstof uit het synthesegas en waterstof is nodig voor de productie van kunstmest. Koolmonoxide wordt samen met waterstof gebruikt voor de productie van synthetische brandstoffen.
Biokunstmest
Aardgas is een van de drie belangrijkste fossiele brandstoffen, en nog in grote hoeveelheden aanwezig. Dankzij het katalysatordeeltje kan het aanwezige aardgas veel beter benut worden dan nu gebeurt. Maar de wetenschap is volop bezig om methaan, het belangrijkste bestanddeel van aardgas, te winnen uit biomassa als plantenafval. Met de techniek van Tiemersma kan in de toekomst wellicht dus ook bioplastic en biokunstmest geproduceerd worden.
Tiemersma heeft bewezen dat zijn idee werkt. De volgende stap is om het deeltje te gaan maken en testen. Pas dan wordt zeker of grootschalig gebruik van deze slimme katalysator mogelijk is.
Tiemersma voerde zijn promotieonderzoek uit binnen het programma ASPECT dat zich richt op de katalyse van chemische processen in de bulkchemicaliënindustrie en als doel heeft de duurzaamheid van deze processen te vergroten. ASPECT maakt deel uit van het NWO-onderdeel ACTS (Advanced Chemical Technologies for Sustainability).