Kick-start voor koolstofafvang
24 Oct 2023
Koolstofintensieve industrieën staan onder toenemende druk om hun CO2-emissies drastisch te verminderen. Om hen op weg te helpen, introduceert GEA een portfolio voor koolstofafvang die gericht is op efficiëntie en schaalbaarheid.
Beton heeft zich de afgelopen paar duizend jaar bewezen als bijna perfect bouwmateriaal en is bijna alomtegenwoordig in onze door de mens gemaakte omgeving – van het Pantheon in Rome tot de hoogste wolkenkrabbers ter wereld. De fysieke voetafdruk van beton, dat meer wordt gebruikt dan welke andere stof dan ook op aarde behalve water, is gigantisch. Dat geldt helaas ook voor de klimaatvoetafdruk. De schuldige is cement, het belangrijkste bestanddeel van beton dat gebruikt wordt om zand en grind te binden. Vanwege de hoge behoefte aan hitte en de chemische reacties die betrokken zijn bij cementproductie, wordt hierbij jaarlijks zo'n 4 miljard ton CO2 veroorzaakt– ruwweg 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot. Als de cementproductie een land zou zijn, zou ze op de derde plaats staan op de lijst van grootste uitstoters, met alleen China en de VS vóór zich[1]
Sinds 1980 is de cementproductie bijna vervijfvoudigd – en de trend laat nog steeds groei zien. Bronnen: U.S. Geological Survey (USGS), VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.
De Global Cement and concrete Association (GCCA), die zich bewust is van de impact van cement, heeft haar programma 2050 Climate Ambition gelanceerd met het doel om tegen 2050 koolstofneutraal beton te bereiken. Om daar te komen rekent GCCA op een lange lijst van maatregelen: energie-efficiëntie, alternatieve brandstoffen, het koolstofvrij maken van grondstoffen en brandstoffen, innovatieve materialen en efficiënter ontworpen cementfabrieken, om er maar een paar te noemen. Maar het grootste stukje van de koolstofneutrale puzzel van de GCCA is het afvangen, benutten en opslaan van koolstof (CCUS) – waarbij CO2 uit schoorstenen wordt afgescheiden om het te hergebruiken in industriële processen of het diep onder de grond te injecteren waar het niet langer van invloed is op onze atmosfeer.
Het goede nieuws voor de cementindustrie en andere industrieën waar CO2-reductie moeilijk is, is dat de technologie voor het afvangen van koolstof niets nieuws is. CO2-afscheiding op basis van amine, de meest ontwikkelde en wijdverbreide van de huidige methoden voor het afvangen van koolstof, wordt al tientallen jaren toegepast in de olie- en gasindustrie. Maar aanpassen van een cementfabriek met een koolstofafvanginstallatie blijft een kostbare zaak. Cementproducenten hebben (nog) geen "kant-en-klare" koolstofafvanginstallaties ter beschikking, voornamelijk vanwege de talloze variabelen die erbij betrokken zijn: Wat is de precieze samenstelling van het rookgas van de installatie? Heeft de installatie extra energie-input nodig en zo ja, hoeveel? Hoe stabiel is het amine-oplosmiddel onder deze specifieke omstandigheden? Welke gevolgen hebben de hoge stofemissies voor de levensduur van de installatie? Welke opties zijn beschikbaar voor hergebruik van de afgevangen CO2?
De huidige zware uitstoters staan onder toenemende druk van regelgevers en andere belanghebbenden om maatregelen te nemen voor de verwijdering van CO2. Maar omdat de markt voor afgevangen koolstof nog in de kinderschoenen staat, hebben ze een aanzienlijke investering voor zich met veel bewegende onderdelen.
Aan de slag met koolstofafvang
Met meer dan een eeuw ervaring in het ontwerpen en installeren van gasreinigings- en emissiereductiesystemen ontwikkelt GEA een eigen koolstofafvangportfolio met afvalwarmteterugwinning, gasvoorbehandeling, geavanceerde koolstofafvang en ondersteuning bij CO2-gebruik en -opslag. Dr. Felix Ortloff, Senior Director GEA Carbon Capturing, ziet een kans om de cementindustrie en andere industrieën waar CO2-reductie moeilijk is te helpen om de transitie naar koolstofafvang snel en economisch te maken. "GEA heeft een hooggestandaardiseerde lijn van koolstofafvangoplossingen ontwikkeld om exploitanten van installaties te helpen nu aan de slag te gaan met CO2-verwijdering", zegt Ortloff. "Onze expertise op het gebied van gasreiniging en warmteterugwinning – in combinatie met onze core business, engineering – heeft ons in staat gesteld een end-to-end CO2-verwijderingsoplossing te creëren die zowel geschikt is voor het doel als kosteneffectief is."
Klanten van GEA kunnen kiezen uit vier verschillende formaten koolstofafvanginstallaties – een keuze die voornamelijk wordt bepaald door de hoeveelheid afvalwarmte die hun eigen installatie genereert. "Onze focus ligt nu op efficiëntie in relatie tot de hele fabriek, dus we willen maximaal profiteren van warmteterugwinning", zegt Ortloff. "Het voordeel voor klanten is dat ze met weinig of geen extra energie-input hun CO2 kunnen afvangen. Voor een grote cementfabriek met zware kooldioxide-emissies is de beschikbare afvalwarmte een goed uitgangspunt, waardoor een warmteneutrale reductie van de CO2-uitstoot van gemiddeld 20% mogelijk is. In andere sectoren, zoals de glasindustrie, is een nog grotere reductie mogelijk. Zodra de oplossing is geïnstalleerd en naar wens functioneert, kan er altijd extra capaciteit worden geïnstalleerd om meer CO2 te elimineren.”
"GEA heeft een hooggestandaardiseerde lijn van koolstofafvangoplossingen ontwikkeld om exploitanten van installaties te helpen nu aan de slag te gaan met CO2-verwijdering."- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
Pilot plant bij PHOENIX Zementwerke
Ortloff en zijn team testen momenteel de koolstofafvanginstallatie van GEA in het kader van een uitgebreid pilot-project bij cementfabrikantPHOENIX Zementwerkein Beckum, Duitsland. "Duurzame bedrijfspraktijk en klimaatbescherming zijn een integraal onderdeel van onze bedrijfsstrategie", zegt algemeen directeur van PHOENIX ZementwerkeMarcel Gustav Krogbeumker. "Met een productiecapaciteit van zo'n 500.000 ton cement per jaar en een dagelijkse uitstoot van gemiddeld 1000 ton CO2 hebben we de verantwoordelijkheid om onze voetafdruk te minimaliseren. We zijn trots op ons CCS-project met GEA en maken gebruik van de pilot plant op onze locatie in Beckum om te beginnen met het afvangen van koolstof. Het project heeft al veel belangstelling gewekt in zowel de particuliere als de publieke sector", zegt Krogbeumker. "We beschouwen koolstofafvang als een zeer spannende technologie. En dankzij de jarenlange ervaring van GEA op het gebied van emissiebeheersingssystemen, ben ik zeer optimistisch dat we een oplossing kunnen ontwikkelen die onze uitstoot aanzienlijk zal verminderen."
“We zijn trots op ons CCS-project met GEA en maken gebruik van de pilot plant op onze locatie in Beckum om te beginnen met het afvangen van koolstof. Het project heeft al veel belangstelling gewekt in zowel de particuliere als de publieke sector.“ - Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director PHOENIX Zementwerke
- Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director PHOENIX Zementwerke
De pilot plant helpt GEA en PHOENIX Zementwerke hun analyse van de emissies van cementinstallaties te verfijnen, met name wat betreft de schadelijke sporencomponenten die tijdens de voorbehandeling van rookgassen moeten worden verwijderd. Zo kunnen belangrijke gegevens worden verzameld over de stabiliteit van het amine-oplosmiddelsysteem tijdens de koolstofafvangfase. Volgens Ortloff heeft de pilot tot nu toe het doel van GEA bereikt, namelijk een CO2-verwijderingsrendement van 90%. "Een nog hoger percentage CO2-afvang – ruwweg 95% – is technisch mogelijk, maar dit zou een grotere energie-input vereisen en een negatieve invloed hebben op de algehele kostenefficiëntie", legt Ortloff uit. "90% is het gewenste doel dat ook financieel gezien het meest zinvol is."
Veldtest voor koolstofafvang in de Phoenix cementfabriek in Beckum, Westfalen, Duitsland. In gesprek: Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director bij Phoenix-Zementwerke (links), Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA (rechts). Afbeelding: GEA/Tim Luhmann
Als volgende stap is Krogbeumker van plan om samen met GEA te werken aan een uitgebreid CCU-concept voor de vestiging van PHOENIX Zementwerke in Beckum. "We zullen alle gegevens evalueren en vervolgens bespreken of het mogelijk is om de CO2-afvang van de fabriek op te voeren", zegt hij. "De vraag is: kiezen we voor koolstofopslag, bijvoorbeeld in oude olievelden en schachten onder de Noordzee? Of willen we de CO2 verwerken voor hergebruik? En als we voor het laatste kiezen: hoe kunnen we de pilot plant uitbreiden zodat deze de CO2 voldoende kan reinigen om te voldoen aan de hoge normen die de chemische en voedingsmiddelenindustrie stellen? Waar en in welke sectoren kunnen we klanten vinden voor de CO2? Wat voor infrastructuur hebben we nodig voor het vervoer? Hebben we het over pijpleidingen, het weer in gebruik nemen van spoorwegen, of hebben we vrachtwagenvervoer nodig? Dit zijn interessante en spannende tijden voor ons, en ik heb er alle vertrouwen in dat we samen met GEA veel kunnen bereiken."
Wat te doen met de CO2
Gebruik en opslag van CO2 is de kritische laatste stap van het koolstofafvangproces. De huidige expertise van GEA op het gebied van de benutting van CO2 is gericht op twee gebieden. In de brouwerijsector wint GEA CO2 terug uit het fermentatieproces, maakt het vloeibaar en extraheert vervolgens zuurstof zodat de CO2 hergebruikt kan worden in de drankenproductie. GEA produceert ook carbonaten uit opgevangen CO2, zoals natriumbicarbonaat, voor gebruik in de voedsel- en farmaceutische industrie. "Elke klant heeft verschillende mogelijkheden om de afgevangen CO2 te gebruiken", legt Ortloff uit. "We zouden van geval tot geval nagaan of er een potentiële CO2-consument in de buurt is en welke eisen het bedrijfsleven stelt aan CO2 in termen van zuiverheid, fysische toestand, druk en temperatuur. Dan kunnen we de CO2 voorbereiden om aan deze behoeften te voldoen."
Ortloff ziet methanolproductie als een andere optie voor CO2-gebruik op middellange termijn – om het rechtstreeks te gebruiken als brandstof, te upgraden naar andere brandstofcomponenten, of in de chemische industrie als zaadbouwsteen. Andere toepassingen voor afgevangen CO2 zijn de productie van plastics of zelfs beton zelf. Zo'n oplossing bestaat erin CO2 in beton te injecteren, waar het mineralisatie ondergaat en als vaste stof in het bouwmateriaal wordt ingebed. Maar zoals Ortloff duidelijk maakt: zelfs als de markt voor koolstofgebruik rijpt, zal de hoeveelheid afgevangen CO2 waarschijnlijk veel groter zijn dan de hoeveelheden die voor CCU kunnen worden geleverd. Dit betekent dat oplossingen voor de opslag van koolstofafvang (CCS) essentieel zullen zijn om de belofte van CO2-afvang op korte tot middellange termijn te kunnen waarmaken, om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en te voldoen aan de behoeften van een opwarmende planeet.
Koolstofopslag is een ander voorbeeld van een gevestigde technologie voor de olie- en gasindustrie die moet worden opgeschaald. Zeker, overheden en de industrie vergroten CCS-capaciteit in een indrukwekkend tempo. Volgens het Global CSS Institute waren eind 2022 wereldwijd 30 CCS-faciliteiten in gebruik, terwijl er nog eens 11 in aanbouw zijn en 153 in ontwikkeling, waardoor de totale CCS-capaciteit op 244 miljoen ton per jaar komt te liggen – 44% meer dan het jaar daarvoor. Door aanzienlijke belastingkredieten voor investeringen in Canada en federale financiering in de VS (Inflation Reduction Act 2022) loopt Noord-Amerika voorop op het gebied van CCS-ontwikkeling en -implementatie. Europa komt hier vlak achter. [2] het innovatiefonds van de EU is van plan om ongeveer 38 miljard EUR te investeren in schone technologieën in heel Europa voor 2030 en ondersteunt reeds grootschalige CCS-projecten in meerdere industrieën, met bijzondere nadruk op cement. Hoewel China, 's werelds grootste cementproducent, tot nu toe langzamer in actie is gekomen, vergroot het momenteel haar inspanningen om CCU-technologie te ontwikkelen. In juli 2023 kondigde China de lancering aan van zijn grootste CCU-project tot nu toe voor de cementindustrie. [3]
"Elke klant heeft verschillende mogelijkheden om de afgevangen CO2 te gebruiken. "We zouden van geval tot geval nagaan of er een potentiële CO2-consument in de buurt is en welke eisen het bedrijfsleven stelt aan CO2 in termen van zuiverheid, fysische toestand, druk en temperatuur."- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
Een nieuwe koolstofeconomie
Net zoals alternatieve aandrijftechnologieën nieuwe infrastructuur voor elektriciteit en waterstof vereisen, zal het gebruik en de opslag van koolstof een nieuwe CO2-infrastructuur vereisen om de uit industriële emissiebronnen afgevangen CO2 naar de plaats te vervoeren waar ze wordt gebruikt of opgeslagen. Een voorbeeld hiervan is een gezamenlijk project van OGE, een toonaangevende gasbeheerder in Europa, en Tree Energy Solutions, een waterstofbedrijf gevestigd in België, om een pijpleiding van 1000 km te bouwen voor het transport van ongeveer 18 miljoen ton CO2 per jaar. In dit geval zal de CO2 dienen als drager van hernieuwbare waterstof van zonne-, wind- en waterkrachtinstallaties in heel Europa naar de "groene energiehub" van het project in Wilhelmshaven, Duitsland.[4] "Als het gaat om het overbrengen en opslaan van CO2, heeft ook de pijpleiding of opslagfaciliteit zijn specificaties voor de CO2," zegt Ortloff. “Het feit dat we de technologie voor het afvangen, zuiveren en vloeibaar maken van koolstof “onder één dak” kunnen leveren, maakt het voor onze klanten gemakkelijker om aan deze eisen te voldoen.”
Decarbonisatie van de cementindustrie vereist nieuwe toepassingen voor CO2 en de ontwikkeling van een koolstofdioxide-infrastructuur.
De technologie voor koolstofafvang die vandaag de dag sterker wordt in de strijd tegen de opwarming van de aarde, zal in grote mate putten uit gevestigde technologie en infrastructuur van de olie- en gasindustrie. CCU-technologie is in de loop der jaren volwassener geworden in het streven naar zeer rendabele fossiele brandstoffen – als middel om een doel te bereiken. Vandaag de dag is het opvangen en opsluiten van inerte CO2 in veel gevallen het doel op zich – en de tekenen wijzen op een toekomst waarin gevangen CO2 zowel ecologisch als economisch zinvol is. "Het is spannend om je een robuuste markt voor opgevangen koolstof voor te stellen, met cementfabrieken over de hele wereld die 90% CO2 verwijderen", zegt Ortloff. "Voorlopig worden bedrijven door regelgevers en andere belanghebbenden onder druk gezet om te investeren in deze eerste stappen naar een nieuwe koolstofeconomie, en GEA is in een sterke positie om hen te helpen deze transitie te versnellen."
Koolstofafvang voor de cementindustrie
GEA-oplossingen
Kick-start voor koolstofafvang
24 Oct 2023
Koolstofintensieve industrieën staan onder toenemende druk om hun CO2-emissies drastisch te verminderen. Om hen op weg te helpen, introduceert GEA een portfolio voor koolstofafvang die gericht is op efficiëntie en schaalbaarheid.
Beton heeft zich de afgelopen paar duizend jaar bewezen als bijna perfect bouwmateriaal en is bijna alomtegenwoordig in onze door de mens gemaakte omgeving – van het Pantheon in Rome tot de hoogste wolkenkrabbers ter wereld. De fysieke voetafdruk van beton, dat meer wordt gebruikt dan welke andere stof dan ook op aarde behalve water, is gigantisch. Dat geldt helaas ook voor de klimaatvoetafdruk. De schuldige is cement, het belangrijkste bestanddeel van beton dat gebruikt wordt om zand en grind te binden. Vanwege de hoge behoefte aan hitte en de chemische reacties die betrokken zijn bij cementproductie, wordt hierbij jaarlijks zo'n 4 miljard ton CO2 veroorzaakt– ruwweg 8% van de wereldwijde CO2-uitstoot. Als de cementproductie een land zou zijn, zou ze op de derde plaats staan op de lijst van grootste uitstoters, met alleen China en de VS vóór zich[1]
Sinds 1980 is de cementproductie bijna vervijfvoudigd – en de trend laat nog steeds groei zien. Bronnen: U.S. Geological Survey (USGS), VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.V.
De Global Cement and concrete Association (GCCA), die zich bewust is van de impact van cement, heeft haar programma 2050 Climate Ambition gelanceerd met het doel om tegen 2050 koolstofneutraal beton te bereiken. Om daar te komen rekent GCCA op een lange lijst van maatregelen: energie-efficiëntie, alternatieve brandstoffen, het koolstofvrij maken van grondstoffen en brandstoffen, innovatieve materialen en efficiënter ontworpen cementfabrieken, om er maar een paar te noemen. Maar het grootste stukje van de koolstofneutrale puzzel van de GCCA is het afvangen, benutten en opslaan van koolstof (CCUS) – waarbij CO2 uit schoorstenen wordt afgescheiden om het te hergebruiken in industriële processen of het diep onder de grond te injecteren waar het niet langer van invloed is op onze atmosfeer.
If cement production were a country, it would place third on the list of emission heavyweights, behind only China and the U.S.
Het goede nieuws voor de cementindustrie en andere industrieën waar CO2-reductie moeilijk is, is dat de technologie voor het afvangen van koolstof niets nieuws is. CO2-afscheiding op basis van amine, de meest ontwikkelde en wijdverbreide van de huidige methoden voor het afvangen van koolstof, wordt al tientallen jaren toegepast in de olie- en gasindustrie. Maar aanpassen van een cementfabriek met een koolstofafvanginstallatie blijft een kostbare zaak. Cementproducenten hebben (nog) geen "kant-en-klare" koolstofafvanginstallaties ter beschikking, voornamelijk vanwege de talloze variabelen die erbij betrokken zijn: Wat is de precieze samenstelling van het rookgas van de installatie? Heeft de installatie extra energie-input nodig en zo ja, hoeveel? Hoe stabiel is het amine-oplosmiddel onder deze specifieke omstandigheden? Welke gevolgen hebben de hoge stofemissies voor de levensduur van de installatie? Welke opties zijn beschikbaar voor hergebruik van de afgevangen CO2?
De huidige zware uitstoters staan onder toenemende druk van regelgevers en andere belanghebbenden om maatregelen te nemen voor de verwijdering van CO2. Maar omdat de markt voor afgevangen koolstof nog in de kinderschoenen staat, hebben ze een aanzienlijke investering voor zich met veel bewegende onderdelen.
Aan de slag met koolstofafvang
Met meer dan een eeuw ervaring in het ontwerpen en installeren van gasreinigings- en emissiereductiesystemen ontwikkelt GEA een eigen koolstofafvangportfolio met afvalwarmteterugwinning, gasvoorbehandeling, geavanceerde koolstofafvang en ondersteuning bij CO2-gebruik en -opslag. Dr. Felix Ortloff, Senior Director GEA Carbon Capturing, ziet een kans om de cementindustrie en andere industrieën waar CO2-reductie moeilijk is te helpen om de transitie naar koolstofafvang snel en economisch te maken. "GEA heeft een hooggestandaardiseerde lijn van koolstofafvangoplossingen ontwikkeld om exploitanten van installaties te helpen nu aan de slag te gaan met CO2-verwijdering", zegt Ortloff. "Onze expertise op het gebied van gasreiniging en warmteterugwinning – in combinatie met onze core business, engineering – heeft ons in staat gesteld een end-to-end CO2-verwijderingsoplossing te creëren die zowel geschikt is voor het doel als kosteneffectief is."
Klanten van GEA kunnen kiezen uit vier verschillende formaten koolstofafvanginstallaties – een keuze die voornamelijk wordt bepaald door de hoeveelheid afvalwarmte die hun eigen installatie genereert. "Onze focus ligt nu op efficiëntie in relatie tot de hele fabriek, dus we willen maximaal profiteren van warmteterugwinning", zegt Ortloff. "Het voordeel voor klanten is dat ze met weinig of geen extra energie-input hun CO2 kunnen afvangen. Voor een grote cementfabriek met zware kooldioxide-emissies is de beschikbare afvalwarmte een goed uitgangspunt, waardoor een warmteneutrale reductie van de CO2-uitstoot van gemiddeld 20% mogelijk is. In andere sectoren, zoals de glasindustrie, is een nog grotere reductie mogelijk. Zodra de oplossing is geïnstalleerd en naar wens functioneert, kan er altijd extra capaciteit worden geïnstalleerd om meer CO2 te elimineren.”
"GEA heeft een hooggestandaardiseerde lijn van koolstofafvangoplossingen ontwikkeld om exploitanten van installaties te helpen nu aan de slag te gaan met CO2-verwijdering."- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
Pilot plant bij PHOENIX Zementwerke
Ortloff en zijn team testen momenteel de koolstofafvanginstallatie van GEA in het kader van een uitgebreid pilot-project bij cementfabrikantPHOENIX Zementwerkein Beckum, Duitsland. "Duurzame bedrijfspraktijk en klimaatbescherming zijn een integraal onderdeel van onze bedrijfsstrategie", zegt algemeen directeur van PHOENIX ZementwerkeMarcel Gustav Krogbeumker. "Met een productiecapaciteit van zo'n 500.000 ton cement per jaar en een dagelijkse uitstoot van gemiddeld 1000 ton CO2 hebben we de verantwoordelijkheid om onze voetafdruk te minimaliseren. We zijn trots op ons CCS-project met GEA en maken gebruik van de pilot plant op onze locatie in Beckum om te beginnen met het afvangen van koolstof. Het project heeft al veel belangstelling gewekt in zowel de particuliere als de publieke sector", zegt Krogbeumker. "We beschouwen koolstofafvang als een zeer spannende technologie. En dankzij de jarenlange ervaring van GEA op het gebied van emissiebeheersingssystemen, ben ik zeer optimistisch dat we een oplossing kunnen ontwikkelen die onze uitstoot aanzienlijk zal verminderen."
“We zijn trots op ons CCS-project met GEA en maken gebruik van de pilot plant op onze locatie in Beckum om te beginnen met het afvangen van koolstof. Het project heeft al veel belangstelling gewekt in zowel de particuliere als de publieke sector.“ - Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director PHOENIX Zementwerke
- Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director PHOENIX Zementwerke
De pilot plant helpt GEA en PHOENIX Zementwerke hun analyse van de emissies van cementinstallaties te verfijnen, met name wat betreft de schadelijke sporencomponenten die tijdens de voorbehandeling van rookgassen moeten worden verwijderd. Zo kunnen belangrijke gegevens worden verzameld over de stabiliteit van het amine-oplosmiddelsysteem tijdens de koolstofafvangfase. Volgens Ortloff heeft de pilot tot nu toe het doel van GEA bereikt, namelijk een CO2-verwijderingsrendement van 90%. "Een nog hoger percentage CO2-afvang – ruwweg 95% – is technisch mogelijk, maar dit zou een grotere energie-input vereisen en een negatieve invloed hebben op de algehele kostenefficiëntie", legt Ortloff uit. "90% is het gewenste doel dat ook financieel gezien het meest zinvol is."
Veldtest voor koolstofafvang in de Phoenix cementfabriek in Beckum, Westfalen, Duitsland. In gesprek: Marcel Gustav Krogbeumker, Managing Director bij Phoenix-Zementwerke (links), Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA (rechts). Afbeelding: GEA/Tim Luhmann
Als volgende stap is Krogbeumker van plan om samen met GEA te werken aan een uitgebreid CCU-concept voor de vestiging van PHOENIX Zementwerke in Beckum. "We zullen alle gegevens evalueren en vervolgens bespreken of het mogelijk is om de CO2-afvang van de fabriek op te voeren", zegt hij. "De vraag is: kiezen we voor koolstofopslag, bijvoorbeeld in oude olievelden en schachten onder de Noordzee? Of willen we de CO2 verwerken voor hergebruik? En als we voor het laatste kiezen: hoe kunnen we de pilot plant uitbreiden zodat deze de CO2 voldoende kan reinigen om te voldoen aan de hoge normen die de chemische en voedingsmiddelenindustrie stellen? Waar en in welke sectoren kunnen we klanten vinden voor de CO2? Wat voor infrastructuur hebben we nodig voor het vervoer? Hebben we het over pijpleidingen, het weer in gebruik nemen van spoorwegen, of hebben we vrachtwagenvervoer nodig? Dit zijn interessante en spannende tijden voor ons, en ik heb er alle vertrouwen in dat we samen met GEA veel kunnen bereiken."
Wat te doen met de CO2
Gebruik en opslag van CO2 is de kritische laatste stap van het koolstofafvangproces. De huidige expertise van GEA op het gebied van de benutting van CO2 is gericht op twee gebieden. In de brouwerijsector wint GEA CO2 terug uit het fermentatieproces, maakt het vloeibaar en extraheert vervolgens zuurstof zodat de CO2 hergebruikt kan worden in de drankenproductie. GEA produceert ook carbonaten uit opgevangen CO2, zoals natriumbicarbonaat, voor gebruik in de voedsel- en farmaceutische industrie. "Elke klant heeft verschillende mogelijkheden om de afgevangen CO2 te gebruiken", legt Ortloff uit. "We zouden van geval tot geval nagaan of er een potentiële CO2-consument in de buurt is en welke eisen het bedrijfsleven stelt aan CO2 in termen van zuiverheid, fysische toestand, druk en temperatuur. Dan kunnen we de CO2 voorbereiden om aan deze behoeften te voldoen."
Ortloff ziet methanolproductie als een andere optie voor CO2-gebruik op middellange termijn – om het rechtstreeks te gebruiken als brandstof, te upgraden naar andere brandstofcomponenten, of in de chemische industrie als zaadbouwsteen. Andere toepassingen voor afgevangen CO2 zijn de productie van plastics of zelfs beton zelf. Zo'n oplossing bestaat erin CO2 in beton te injecteren, waar het mineralisatie ondergaat en als vaste stof in het bouwmateriaal wordt ingebed. Maar zoals Ortloff duidelijk maakt: zelfs als de markt voor koolstofgebruik rijpt, zal de hoeveelheid afgevangen CO2 waarschijnlijk veel groter zijn dan de hoeveelheden die voor CCU kunnen worden geleverd. Dit betekent dat oplossingen voor de opslag van koolstofafvang (CCS) essentieel zullen zijn om de belofte van CO2-afvang op korte tot middellange termijn te kunnen waarmaken, om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en te voldoen aan de behoeften van een opwarmende planeet.
Koolstofopslag is een ander voorbeeld van een gevestigde technologie voor de olie- en gasindustrie die moet worden opgeschaald. Zeker, overheden en de industrie vergroten CCS-capaciteit in een indrukwekkend tempo. Volgens het Global CSS Institute waren eind 2022 wereldwijd 30 CCS-faciliteiten in gebruik, terwijl er nog eens 11 in aanbouw zijn en 153 in ontwikkeling, waardoor de totale CCS-capaciteit op 244 miljoen ton per jaar komt te liggen – 44% meer dan het jaar daarvoor. Door aanzienlijke belastingkredieten voor investeringen in Canada en federale financiering in de VS (Inflation Reduction Act 2022) loopt Noord-Amerika voorop op het gebied van CCS-ontwikkeling en -implementatie. Europa komt hier vlak achter. [2] het innovatiefonds van de EU is van plan om ongeveer 38 miljard EUR te investeren in schone technologieën in heel Europa voor 2030 en ondersteunt reeds grootschalige CCS-projecten in meerdere industrieën, met bijzondere nadruk op cement. Hoewel China, 's werelds grootste cementproducent, tot nu toe langzamer in actie is gekomen, vergroot het momenteel haar inspanningen om CCU-technologie te ontwikkelen. In juli 2023 kondigde China de lancering aan van zijn grootste CCU-project tot nu toe voor de cementindustrie. [3]
"Elke klant heeft verschillende mogelijkheden om de afgevangen CO2 te gebruiken. "We zouden van geval tot geval nagaan of er een potentiële CO2-consument in de buurt is en welke eisen het bedrijfsleven stelt aan CO2 in termen van zuiverheid, fysische toestand, druk en temperatuur."- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
- Dr. Felix Ortloff, Senior Director, Carbon Capture Solutions, GEA
Een nieuwe koolstofeconomie
Net zoals alternatieve aandrijftechnologieën nieuwe infrastructuur voor elektriciteit en waterstof vereisen, zal het gebruik en de opslag van koolstof een nieuwe CO2-infrastructuur vereisen om de uit industriële emissiebronnen afgevangen CO2 naar de plaats te vervoeren waar ze wordt gebruikt of opgeslagen. Een voorbeeld hiervan is een gezamenlijk project van OGE, een toonaangevende gasbeheerder in Europa, en Tree Energy Solutions, een waterstofbedrijf gevestigd in België, om een pijpleiding van 1000 km te bouwen voor het transport van ongeveer 18 miljoen ton CO2 per jaar. In dit geval zal de CO2 dienen als drager van hernieuwbare waterstof van zonne-, wind- en waterkrachtinstallaties in heel Europa naar de "groene energiehub" van het project in Wilhelmshaven, Duitsland.[4] "Als het gaat om het overbrengen en opslaan van CO2, heeft ook de pijpleiding of opslagfaciliteit zijn specificaties voor de CO2," zegt Ortloff. “Het feit dat we de technologie voor het afvangen, zuiveren en vloeibaar maken van koolstof “onder één dak” kunnen leveren, maakt het voor onze klanten gemakkelijker om aan deze eisen te voldoen.”
Decarbonisatie van de cementindustrie vereist nieuwe toepassingen voor CO2 en de ontwikkeling van een koolstofdioxide-infrastructuur.
De technologie voor koolstofafvang die vandaag de dag sterker wordt in de strijd tegen de opwarming van de aarde, zal in grote mate putten uit gevestigde technologie en infrastructuur van de olie- en gasindustrie. CCU-technologie is in de loop der jaren volwassener geworden in het streven naar zeer rendabele fossiele brandstoffen – als middel om een doel te bereiken. Vandaag de dag is het opvangen en opsluiten van inerte CO2 in veel gevallen het doel op zich – en de tekenen wijzen op een toekomst waarin gevangen CO2 zowel ecologisch als economisch zinvol is. "Het is spannend om je een robuuste markt voor opgevangen koolstof voor te stellen, met cementfabrieken over de hele wereld die 90% CO2 verwijderen", zegt Ortloff. "Voorlopig worden bedrijven door regelgevers en andere belanghebbenden onder druk gezet om te investeren in deze eerste stappen naar een nieuwe koolstofeconomie, en GEA is in een sterke positie om hen te helpen deze transitie te versnellen."
