Romy de Weert 19 juni 2023, 11:00

Zweedse onderzoekers brengen goedkopere waterstof stap dichterbij

Onderzoekers van de Zweedse Universiteit van Umeå hebben een doorbraak bereikt die groene waterstof mogelijk betaalbaarder maakt.

A step closer towards De onderzoekers produceren in het lab waterstof met een PEM-elektrolyser. | Credits: Eduardo Gracia

Waterstof is een energiedrager die kan worden gebruikt om fossiele brandstoffen te vervangen. Groene waterstof wordt gemaakt via een proces dat waterelektrolyse heet, waarbij water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof. Om het proces in gang te zetten, is een elektrokatalysator essentieel. Een veelgebruikte techniek is het protonenuitwisselingsmembraan (PEM).

Dure metalen breken af

De productie van waterstof met PEM-elektrolysers heeft alleen een groot probleem: er zijn veel zeldzame metalen nodig, zoals platina, ruthenium en iridium. Hoewel deze metalen goed zijn in hun werk, zijn ze duur, schaars en hebben ruthenium en iridium de eigenschap om na verloop van tijd af te breken.

De afbraak van edele metalen, een fenomeen dat bekend staat als ‘metaaloplossing’, vermindert de effectiviteit van waterstofproductie. “Het is een probleem dat moet worden opgelost voordat we volledig kunnen profiteren van PEM-technologie”, zegt universitair hoofddocent en onderzoeksleider Eduardo Gracia. Het onderzoek werd eerder deze maand gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Communications Engineering.

Oplossing: beschermend mengsel

Daar hebben de onderzoekers een oplossing voor gevonden. Ze plaatsen de edele metalen in een zogenoemd stabiel maar inactieve ‘steiger’, een mengsel van tin, antimoon, molybdeen en wolfraamoxiden. Het mengsel is sterk genoeg om niet alleen de edele metalen, maar ook andere componenten van het systeem te beschermen tegen afbraak.

Door ervoor te zorgen dat de edele metalen langer meegaan, kan de PEM-technologie betaalbaarder en effectiever worden voor grootschalige waterstofproductie, voorspellen de onderzoekers. “Dit is een belangrijke stap om onze transitie naar een duurzame samenleving te realiseren.”

Meer lezen?

Circulair renoveren: kan dat? Gewoon doen, zeggen Rabobank en Heijmans

Het hoofdkantoor van Rabobank (aan de Croeselaan in Utrecht) werd de afgelopen jaren gerenoveerd. De begane grond, eerste verdieping en twee parkeerlagen werden grondig onder handen genomen. Circulariteit was daarbij een belangrijk agendapunt, vertelt Ruud van der Stoop (productmanager circulariteit & biodiversiteit bij Rabobank) op de beursvloer van Provada. “In het originele bestek stonden al wat aandachtspunten rondom circulariteit, maar dat kon beter. Samen met Heijmans hebben we de mogelijkheden onderzocht.” “Dat vergde echt een andere manier van samenwerken”, vult Thijs Huijsmans, senior adviseur circulair bouwen bij Heijmans, aan. “Aanbesteder en aannemer discussiëren normaal gesproken vooral over financiën, nu is het terugdringen van de milieu-impact de hoofdmoot. Dat is een heel ander spelletje.” Verslaafd aan lineair Het is naast een ander spelletje ook een lastiger spelletje, vervolgt hij. “De bouwwereld is verslaafd aan de lineaire economie, want het is snel, efficiënt en goedkoop. Dat doorbreken, zónder dat je businesscase en tijdlijn er te veel onder lijden, is niet gemakkelijk. Het is namelijk niet één knop waar je aan moet draaien. Naast CO2-reductie gaat het bijvoorbeeld ook om kringlopen sluiten. Dat zijn twee andere werelden, waar je tegelijkertijd mee aan de slag moet.” Hoe gingen Rabobank en Heijmans daarmee om? Stap één was het inzichtelijk maken van de inkomende en uitgaande materiaalstromen tijdens het renovatieproject. Wat gaat het gebouw in? En wat gaat er weer uit? Van der Stoop: “Die materiaalstromen hebben we vervolgens gerangschikt op gewicht. Zo wisten we precies aan welke knoppen we het beste konden draaien. We maken immers de meeste impact door circulaire interventies te doen bij de zwaarste materiaalstromen, met de meeste milieu-impact.” Duurzaam beton en materialenpaspoorten Staal, beton en gips kwamen bijvoorbeeld als impactvolle materiaalstromen uit de bus, dus daar gingen Van der Stoop en Huijsmans mee aan de slag. Daarbij waren vier onderwerpen belangrijk: minder gebruik van primaire grondstoffen, meer gebruik van secundaire grondstoffen, hergebruik van materialen borgen en de milieu-impact terugdringen. Tijdens het renovatieproject werden verschillende maatregelen getroffen om op die onderwerpen duurzame winst te boeken. Zo werd er samen met Rutte Groep geëxperimenteerd met de toepassing van beton dat voor 88 procent uit secundaire grondstoffen bestaat (100 procent gerecycled grind en 64 procent gerecycled zand). Dit beton kwam tot stand dankzij een techniek genaamd ‘slimbreken’, dat hoogwaardig cement oplevert zónder veel nieuw cement toe te voegen. Daarnaast werden verschillende bouwelementen voorzien van een materialenpaspoort, zoals de aluminium pui. Op de pui werd daarnaast een ‘losmaakbaarheid-studie’ losgelaten, zodat deze in de toekomst gemakkelijk uit het pand te halen is en in zijn geheel opnieuw kan worden gebruikt. Rabobank en Heijmans gebruikten daarnaast isolatiemateriaal van cellulose (bestaande uit onder andere papierreststromen) om steenwol te vervangen, dat een relatief hoge milieu-impact heeft. Ook werd er uitsluitend gebruik gemaakt van secundair gips. CO2-reductie van 55 procent Van der Stoop is trots op de resultaten die deze interventies opleverden: “Het gebruik van primaire grondstoffen daalde met 22,8 procent ten opzichte van de status quo, terwijl het gebruik van secundaire grondstoffen toenam met 22,3 procent. En belangrijker nog: de materiaalgebonden CO2-emissies lagen bij dit project 55 procent lager dan wanneer we het kantoor op een meer traditionele wijze hadden gerenoveerd.” Rabobank zal bij volgende gebouwen een vergelijkbare circulaire aanpak hanteren. De bedrijven leerden daarnaast veel van het renovatieproject. Dat is belangrijk, want circulair renoveren is echt andere koek, zegt Huijsmans. “De materiaalstromen die het gebouw verlaten, zijn bij circulaire renovatie bijvoorbeeld net zo belangrijk als de materialen die het gebouw ingaan. Normaal gesproken huur je een sloper in en heb je er geen omkijken meer naar, maar bij circulaire renovatie is dat geen optie. Je moet juist ook bewust met die materiaalstromen aan de slag gaan.” Bij de ontmanteling van de te renoveren verdiepingen stuurde Heijmans daarom bijvoorbeeld eerst een demontageteam het gebouw in, om de gebouwonderdelen veilig te stellen die een hoogwaardige herbestemming konden krijgen. Waar hergebruik niet langer mogelijk was, werd ingezet op hoogwaardige recycling en ging het bedrijf actief op zoek naar partijen die deze klus voor hun rekening konden nemen. Gewoon doen “Ik vind het prachtig om te zien dat we met een paar relatief simpele interventies echt impact konden maken met dit project”, besluit Van der Stoop. “Circulaire renovatie is niet altijd even gemakkelijk, maar het kan.” Huijsmans sluit zich daarbij aan: “Maak het praktisch, maak het inzichtelijk, choose your battles en ga gewoon aan de slag. De businesscase is en blijft bijzonder lastig en CO2 moet meegenomen gaan worden in de businesscase om circulariteit waardevol te maken. Maar dat is geen reden om er niet nu al mee aan de slag te gaan. Het kan, gewoon doen dus.” Lees ook: Deze stappen maken circulair bouwen mainstreamCirculair bouwen te duur? Niet als je er anders naar kijkt