André Oerlemans
07 juni 2024, 10:00

Elektrolyser zonder membraan maakt groene waterstof net zo goedkoop als grijze

Groene waterstof maken met stroom uit zon en wind is nu ongeveer drie tot vier keer zo duur als grijze waterstof uit aardgas. Avoxt ontwikkelt elektrolysers zonder membraan die sneller en goedkoper groene waterstof kunnen maken, voor dezelfde prijs als grijze. De Nederlandse start-up wil hiermee een revolutionaire versnelling in de energietransitie teweegbrengen.

Avoxt Oprichters Pascal van Bakel (links) en Ton Rademaker (rechts) van Avoxt in hun laboratorium. | Credits: AVOXT

De innovatieve start-up, gevestigd op de hightech campus in Eindhoven, ontstond in 2022 uit HighTechXL, dat techbedrijven helpt opbouwen. Avoxt gebruikt een technologie die het kreeg van het gerenommeerde onderzoeksinstituut CERN in Zwitserland en zelf aanpaste. De technologie is bewezen in het lab. Die elektrolyser kan 100 watt aan groene waterstof produceren. “Nu werken we aan een pilotproject van 200 kilowatt dat volgend jaar moet draaien, maar uiteindelijk moeten we naar een productie van megawatts”, zegt directeur Ton Rademaker, die het bedrijf samen met Pascal van Bakel heeft opgericht.

100 gigawatt nodig

Waterstof wordt op dit moment vooral gebruikt om chemische producten als plastic en kunststof te maken. Slechts 2 procent wordt gebruikt om stroom of energie op te wekken. 96 procent van de huidige waterstof wordt gemaakt uit aardgas. Dat heet grijze waterstof. Om de enorme CO2-uitstoot van die productie te verminderen, wil Europa overstappen op groene waterstof. Die wordt met elektrolysers gemaakt van groene stroom uit windturbines en zonnepanelen en kan zowel gebruikt worden als brandstof voor de chemische industrie als om groene stroom in op te slaan. Groene waterstof speelt daarom een belangrijke rol in de Nederlandse en Europese energietransitie. Nederland wil in 2032 voor 8 gigawatt aan elektrolysecapaciteit hebben, Europa 100 gigawatt in 2030. Ter vergelijking: nu bedraagt de wereldwijde capaciteit aan elektrolysers ongeveer 2,5 gigawatt.

Betaalbare groene waterstof

Avoxt wil dat proces versnellen. “Ik ben een grootvader en ik maak me zorgen over de toekomst van mijn kleikinderen vanwege klimaatverandering. Daar wil ik wat aan doen. Ik kan een elektrische auto kopen, geen of minder vlees meer eten, maar dat maakt op wereldschaal weinig impact. Daarom werk ik met mijn medeoprichter Pascal aan elektrolysers om betaalbare groene waterstof te maken”, legt Rademaker uit.

Minder onderhoud

Het grote probleem is dat groene waterstof nog te duur is. Grijze waterstof kost op dit moment zo’n 2 tot 3 euro per kilo. Groene waterstof van groene elektriciteit kost 8 tot 12 euro per kilo, dus drie tot vier keer zo duur. Avoxt maakt de benodigde elektrolysers goedkoper door het platina en de membranen eruit te halen. Dan werken ze efficiënter. Een conventionele elektrolyser gebruikt gemiddeld 55 kilowattuur stroom per kilo groene waterstof, die van Avoxt slechts 43 kilowattuur. Ook hebben ze minder onderhoud nodig. Bij conventionele elektrolysers moet de membraan elke drie tot vier jaar vervangen worden. Dat onderdeel schrappen betekent 70 tot 80 procent minder onderhoud.

1 euro per kilo

De kosten om groene waterstof te maken dalen dan – afhankelijk van de elektriciteitsprijs – tot onder de 3 euro per kilo, de huidige prijs van grijze waterstof. Er komt volgens Rademaker ook een moment dat groene stroom voor elektrolysers gratis is, bijvoorbeeld als windturbines en zonnepanelen op winderige en zonnige dagen meer produceren dan de vraag of meer dan het elektriciteitsnet aankan. “Als een Avoxt-elektrolyser naast zo’n zon- of windpark staat, kan die groene waterstof maken voor 1 euro per kilo”, stelt hij. Binnenkort mag hij dat bewijzen als zijn elektrolyser naast een windturbine in Veghel komt te staan.

Zonder membraan

Bij elektrolyse wordt water met behulp van elektriciteit gescheiden in zuurstof en waterstofgas. De membraan laat alleen waterstof door en zorgt dat die gescheiden blijft van de zuurstof, want als die gassen bij elkaar komen kan de boel ontploffen. Dus hoe kun je waterstof produceren zonder een membraan? “We zorgen ervoor dat de waterstof en de zuurstof elders in de elektrolysers geproduceerd worden, zodat de gassen elkaar nooit kunnen raken,” legt Rademaker uit.

Kijk hier hoe de technologie van Avoxt werkt:

Klanten genoeg

Avoxt wil zijn elektrolysers verkopen aan bedrijven die er daarna zelf groene waterstof mee produceren. Aan potentiële klanten is volgens de start-up geen gebrek. De chemische industrie gebruikt nu grijze waterstof en moet die voor 2030 vervangen door groene waterstof. Ook gasleveranciers moeten overstappen op niet-fossiele gassen. Verder denkt Rademaker aan bedrijven die groene waterstof als brandstof leveren aan emissieloos transport met vrachtwagens, bussen en treinen en in de toekomst misschien ook aan vliegtuigen die op waterstof vliegen. Ook voor groene staalproductie kan waterstof gebruikt worden. Dat wil Tata Steel bijvoorbeeld wil gaan doen.

Opschalen

Rademaker wil opschalen en zijn team uitbreiden, maar heeft problemen om genoeg technisch geschoold personeel te vinden. Dat komt volgens hem omdat in de regio Eindhoven chipmachinebouwer ASML alle technische mensen binnenhaalt die het bedrijf maar kan vinden. Toch wil Avoxt over vijf jaar zover zijn dat zijn elektrolysers over de hele wereld verkocht worden. Om op te schalen zoekt het bedrijf investeerders en pilotprojecten waar het zijn technologie kan demonstreren.

Lees ook:

SeaO2 pakt het klimaatprobleem aan door CO2 uit zeewater te vissen

Weleens een scheutje azijn in een fles cola gedaan? In de frisdrank zit opgeloste CO2 en als dat mengt met zuur, dan bubbelt het omhoog. Het is precies dit scheikundige trucje dat SeaO2 nabootst. Als we vervolgens proberen te begrijpen hoe het precies werkt, dan ontkomt Ruben Brands er niet aan om het woordenboek met technische kretologie erbij te pakken. Brands is een van de drie founders van SeaO2. Hij is de marketeer en het uithangbord, Rose Sharifian en David Vermaas zijn de mensen die aan de technologie sleutelen. Oceaan en atmosfeer in evenwicht “Onze machine moet je zien als een elektrochemische stack met bipolaire membranen erin. Die delen het water in een zure zijde en een basiszijde. Dit doen we met 100 procent groene energie”, vertelt Brands. “We hoeven maar 1 procent van het zeewater door de stack te laten gaan. Door het gecreëerde zuur aan de overige 99 procent zeewater toe te voegen verandert de opgeloste CO2 in een gasvorm die wij eruit kunnen halen. Hierna voegen wij ook de gecreëerde base toe. Na dit proces van decarboniseren bevat het water een iets hogere pH-waarde en dat is wat we teruggeven aan de oceaan.” Maar daarmee is het verhaal nog niet helemaal verteld. De oceaan zal de onttrokken hoeveelheid CO2 namelijk zelf weer aanvullen. Dit is een natuurkundig verschijnsel dat draait om evenwicht. Haal je één ton CO2 uit de zee, dan wordt eenzelfde hoeveelheid door die oceaan weer uit de atmosfeer opgenomen. Dat proces duurt ongeveer 4 tot 12 maanden. Een betere wereld SeaO2 is een spin-out van TU Delft en Wetsus, het kenniscentrum voor watertechnologie in Leeuwarden. “Mijn co-founder Rose Sharifian deed daar haar PhD over het filteren van CO2 uit de oceaan. David Vermaas, professor aan de TU Delft, begeleidde haar”, aldus Brands. Zelf is hij in die periode nog actief als bedrijfsconsultant, een rol waarin er veel duurzame proposities op zijn bureau liggen. “Maar ik wilde meer impact maken en onderdeel worden van de oplossing voor het klimaatprobleem. Dat gevoel werd onder meer aangewakkerd door de geboorte van mijn kinderen”, aldus Brands. Het is een vriend die hem in 2021 op het onderzoek van Sharifian en Vermaas wijst. Brands stuurt de wetenschappers een LinkedIn-bericht en niet veel later zitten ze samen aan tafel. “Het klikte meteen. De technologie had zich op kleine schaal bewezen, de tijd was rijp om het te commercialiseren. Dat was tweeënhalf jaar geleden, inmiddels zitten we met een team van twaalf mensen en hebben we een prototype draaien.” Bouw van een pilot-fabriek Dat prototype staat op de Afsluitdijk, bij REDstack. Dat bedrijf heeft daar een pilotfabriek om energie te produceren door een ingenieus mengproces van zout en zoet water. Voor SeaO2 geldt dit als de ideale plek. Er is water in de buurt en de infrastructuur ligt er al. Met deze machine kan SeaO2 nu één ton CO2 per jaar uit de oceaan vissen. Dat is voor zo’n jong bedrijf al een prestatie van formaat, maar stelt op wereldniveau nog weinig voor. Ter vergelijking: wereldwijd ligt de uitstoot van koolstofdioxide op zo’n 40 gigaton (12 nullen). “We bouwen nu aan een nieuwe pilotfabriek met een capaciteit van 250 ton per jaar. Zo groeien we door naar 2,5 kiloton in 2026, 25 kiloton een jaar later en megatonschaal in 2030. Tussen 2040 en 2050 gaat het om minimaal één gigaton. Dan gaan we echt impact maken.” Waarom richt SeaO2 zich eigenlijk op de oceaan en filter het de CO2 niet rechtstreeks uit de atmosfeer? Daar is een logische verklaring voor. “Water kent een veel hogere CO2-dichtheid dan lucht. Het proces kost minder energie. Daarnaast hoeven we geen chemisch goedje te gebruiken, zoals bij direct air capture wel het geval is.” De verdienmodellen Het opschalen van de technologie is niet de enige uitdaging van Brands en zijn team. Minimaal net zo belangrijk is het antwoord op de vraag hoe zij hier geld aan gaan verdienen. SeaO2 wedt in dit stadium nog op meerdere paarden. Zo verkoopt de start-up al carbon credits, soort CO2-couponnen. Bedrijven die al emissies reduceren zetten die in om hun eigen, overgebleven uitstoot te compenseren. Klarna en Ledgy nemen dit product al van SeaO2 af. Daarnaast ziet Brands een verdienmodel in bedrijven die CO2 nodig hebben. “Dan kun je bijvoorbeeld denken aan de glastuinbouw en frisdrankproducenten. Maar ook rederijen zijn een potentiële afnemer, waarbij de CO2 wordt gebruikt om synthetische brandstof mee te maken. Deze sector staat nog helemaal aan het begin van een grote verduurzamingsslag.” Verder is SeaO2 in het bezit van één patent, maar daar komen er waarschijnlijk nog meer bij. Het bedrijf kan die in de toekomst commercialiseren door de technologie aan andere partijen te verkopen. En dan is er nog een partnership met Paebbl, een Rotterdams bedrijf dat CO2 omzet in steenpoeder. Dat wordt gebruikt als duurzame grondstof voor beton. Funding opgehaald Tot nu toe waren er subsidies en betaalden de founders verder alles uit eigen zak. Komende maand verwacht Brands een financieringsdeal bekend te kunnen maken. Over de deal zelf wil hij nog niks zeggen, behalve dat het om een bedrag van zes nullen gaat. “Voor mij staat vast dat dit een enorme industrie gaat worden. Ik beschouw andere partijen ook niet als concurrenten, we hebben iedereen keihard nodig om het klimaat te redden.” Dit artikel verscheen oorspronkelijk op MT/Sprout. Lees ook:Wereldwijd koraalriffen redden met een 3D-printer Deze ‘baksteenbatterij’ kan tot maar liefst 1.800 graden aan hitte opslaan Chocolade zonder cacaoboon: deze start-up heeft het recept