Ammoniak: de versneller van de energietransitie!

Waterstof kan op veel plekken in de wereld worden gemaakt. Maar het is behoorlijk complex om het op de goede plekken te krijgen. Wie waterstof van A naar B wil transporteren om het uiteindelijk als (groen) alternatief voor fossiele brandstoffen te gebruiken, ziet dat er onderweg al veel energie verloren gaat. Maar de wereld werkt aan oplossingen. Escher Process Modules ziet in stikstof, als drager van waterstof in de vorm van ammoniak, een grote kans om de energietransitie een flinke duw in de rug te geven.

De feiten: waterstof is inmiddels geïdentificeerd als hét alternatief voor het gebruik van fossiele brandstoffen. In de industrie en bijvoorbeeld als brandstof voor stadsbussen, binnenvaartschepen of vrachtwagens. De waterstof die voor die toepassingen wordt gebruikt, heeft voorlopig nog één nadeel: het is vaak grijze of blauwe waterstof, geen groene. Grijze waterstof betekent dat het met fossiele brandstoffen is geproduceerd waarbij de CO2 is uitgestoten naar de atmosfeer, en dus bijdraagt aan klimaatverandering. Blauwe waterstof wordt op dezelfde manier gemaakt, echter wordt de vrijgekomen CO2 afgevangen en opgeslagen. Beide manieren van produceren zijn dus niet groen. 

Gelukkig is de markt voor groene waterstof wel groeiende. Dit wordt, zoals de naam verklapt, geproduceerd met bijvoorbeeld wind- of zonne-energie en is dus ook aan de productiekant duurzaam. Probleem opgelost? Allerminst, zegt Martijn In der Maur, directeur van Escher. 

Minder afhankelijk van fossiele energie

“De basis is dat we met zijn allen groene energie willen gebruiken. Maar in Nederland kan niet iedereen overstappen op groene energie, want er is simpelweg te weinig voorhanden om deze behoefte in zijn geheel af te dekken. We zijn dus nog steeds voor een groot deel afhankelijk van fossiele energie, omdat onze energiebehoefte alleen maar groeit. Dat deel moet worden vervangen, maar we hebben nooit genoeg aan alleen onze eigen wind- en zonne-energie.” 

En dus kijkt Escher verder dan de eigen landsgrenzen. Momenteel komen de gebieden met veel meer zon en wind dan Nederland langzaam in beweging als het gaat om het zoveel mogelijk opwekken en exporteren van groene energie. Het Midden-Oosten, Australië, de westkusten van Noord- en Zuid-Amerika, Noord-Afrika, Zuid-Afrika en Midden-Azië: daar liggen enorme kansen voor de productie van groene waterstof.  Ammoniak als energiedrager voor waterstof vergemakkelijkt het transport vanuit deze gebieden. Ammoniak (NH3) bestaat uit stikstof (N2) en waterstof (H2) en is uitermate geschikt voor dit proces. Het kan bij hogere temperaturen en lagere drukken worden getransporteerd dan waterstof. Bovendien bevat ammoniak geen koolstof, in tegenstelling tot sommige andere energiedragers. 

Om écht een slag te kunnen maken in de energietransitie is het van belang dat ook midden- en kleingebruikers op korte termijn op groene waterstof over kunnen gaan. Daar is logistiek gezien het een en ander voor nodig. Vanuit de grote havenbedrijven is transport van waterstof naar deze doelgroep ingewikkeld en minder duurzaam. Decentralisatie (het op locatie kunnen produceren van waterstof vanuit ammoniak) is wat betreft Martijn en commercieel manager Maarten Brandenburg dé manier om ook kleinere afnemers te bereiken. 

Productie van waterstof uit ammoniak
Decentrale waterstofproductie

Escher heeft een technologie ontwikkeld voor het decentraal produceren van groene waterstof uit ammoniak. Het voordeel is dat je dichter bij de eindgebruiker kunt produceren, denk hierbij aan de binnenvaart, transportbedrijven of tankstations. Hierdoor is technisch complexer – en daardoor minder efficiënt – waterstoftransport door vrachtwagens niet nodig. De waterstof wordt dáár geproduceerd waar dat het meest efficiënt gebeurt: uit ammoniak, dichtbij de eindgebruiker. De benodigde energie om waterstof te maken, wordt in het buitenland geproduceerd door middel van zonne-energie, waar het wordt omgezet in ammoniak. Hier in Nederland is alleen nog maar een fractie van die energie nodig om de ammoniak weer om te zetten naar waterstof. De door Escher ontwikkelde technologie splitst de ammoniak weer terug tot waterstof en stikstof. Die stikstof zit al voor 80% in de atmosfeer en dus is de ‘uitstoot’ hiervan emissieloos. De productie is volledig groen. Bovendien past Escher membraantechnologie toe in plaats van de traditionele manier (elektrolyse). Hierdoor kost dit proces twaalf keer minder energie. Hierbij werkt Escher samen met een scale-up, gespecialiseerd in de productie van groene waterstof op locatie. Dit bedrijf gebruikt hiervoor membraanreactoren om de ammoniak te ‘kraken’ in waterstof en stikstof en dit vervolgens van elkaar te scheiden. 

“We zien de markt bewegen richting waterstof”, vertelt Maarten. “De grote bedrijven tekenen contracten met landen waar veel zonne-energie te halen is, maar voorlopig beperkt zich dat nog tot de industrie zelf. Bijvoorbeeld voor de Rotterdamse haven. We zien alleen een markt ontstaan waar lokaal waterstof nodig is. Je kunt dat oplossen door enorme importterminals te bouwen en het daar te halen, maar dan heb je een ander probleem: transport.” 

Een eigen ‘tankstation’

Maarten: “Waar wij naartoe willen, is dat transportbedrijven, havenbedrijven, binnenvaart, tankstations of bijvoorbeeld gemeenten die alles op waterstof willen doen, hun eigen ‘tankstation’ hebben. Op een veilige plek, buiten de stad. Als je namelijk op grotere schaal waterstof wilt gebruiken, zijn een paar vrachtwagens voor transport niet meer genoeg.” 

Escher heeft op het vlak van engineering veel kennis in huis als het gaat om systeemintegratie: het laten werken van alle randsystemen door middel van hiervoor ontwikkelde membraantechnologie. De waterstof is bovendien 99,999 % puur en dus geschikt als brandstof voor brandstofcellen. “Het technische concept ligt er. Nu moeten we de markt op. Hoe die zich gaat ontwikkelen, is onzeker. Maar we weten wel dat er een groeiende behoefte is”, vervolgt Martijn. “Aan ons om klanten mee te nemen in ons verhaal.”

Stikstof vs. Stikstof

Ammoniak wordt binnen de technologie van Escher en zijn partner gesplitst in waterstof en stikstof (N2). De uitstoot van die stikstof brengt geen schade toe aan het milieu. En toch horen en lezen we op het journaal, in kranten en op websites veel over de problemen met stikstofuitstoot in de industrie, de bouw en de veeteelt. Hoe zit dat? 

In de volksmond wordt ook daar gesproken over ‘stikstof’, maar in werkelijkheid gaat het daar om stikstofoxiden (NOX). Dit is een verbinding van zuurstof en stikstof. Stikstofoxiden worden gevormd bij hoge temperaturen waar zuurstof en stikstof beide aanwezig zijn. De uitlaatgassen van auto’s en vrachtwagens zijn belangrijke bronnen van stikstofoxiden, evenals de uitstoot van elektriciteitscentrales. 

De stikstof zelf, N2 dus, is een kleur- en reukloos gas dat overal ter wereld om ons heen is. Bijna tachtig procent van de lucht die we inademen bestaat uit stikstof. Op zichzelf is deze stikstof niet schadelijk voor het milieu en kan het op een veilige manier worden uitgestoten bij het proces om ammoniak om te zetten in waterstof.

Kansen voor minder ontwikkelde landen

Dat verhaal is niet eenzijdig. Ja, groene waterstof is misschien wel het beste en schoonste alternatief voor de fossiele energiebehoefte. Maar ook voor de welvaart in minder ontwikkelde gebieden kan dit positief uitpakken. Martijn: “De gebieden in Afrika, Azië en Zuid-Amerika waar heel veel zonne-energie kan worden opgewekt, zijn niet de landen die van nature enorme rijkdom hebben. Ook dat facet spreekt ons erg aan.”

De grootste uitdaging zit hem voor de toekomst van groene waterstof in het sluiten van de keten, denkt Maarten. “Eigenlijk moet het hele handelsplatform nog ontstaan. Een vat ruwe olie wordt verhandeld op de open markt tegen spotprijzen waar tussenhandelaren de producenten en afnemers bij elkaar brengen. Dat moet er voor ammoniak ook komen, dat is wel een voorwaarde. Want dan wordt het interessant voor iedereen. Het goede nieuws is dat de eerste signalen er al wel zijn.

”Hoe de toekomst van waterstof eruit ziet? Positief, als het aan Maarten en Martijn ligt. “In ieder geval staat vast dat we afhankelijk zijn van andere landen en gebieden als we écht volledig op groene energie over willen gaan. Het is een utopie om te denken dat we dat helemaal op eigen kracht kunnen bereiken.” 

Wil je meer weten over deze ontwikkeling?

Martijn en Maarten gaan hier graag over met je in gesprek. Neem contact op via 088 943 3600 of stuur een bericht.

Stuur Martijn en Maarten een bericht