Innovation Origins 22 november 2021, 10:51

Plasma: de veelbelovende groene brandstof voor de chemie

In 2050 moet de chemiesector in Nederland klimaatneutraal zijn. Dus ook Brightlands Chemelot Campus in Geleen. Dat betekent ook: een alternatief vinden voor de 800 kiloton gas die hier wordt gebruikt.

Plasmainstallatie in Brightsite Plasmalab opening 18 november 2021 pb 1004x669 Plasma is een veelbelovend alternatief voor gas | Credits: Innovation Origins

Tekst: Emile Holman van Innovations Origins.

Er werden hoopvolle woorden de wereld in geslingerd bij de lancering van het plasma-lab, donderdag op de Brightlands Chemelot Campus. “Plasma is a game changer.” “We believe in plasma.” “This is huge.” En Gerard van Rooij, hoogleraar Plasma Chemistry Maastricht University en hoofd van het nieuwe Plasmalab, sprak de hoop uit dat er ook vanuit de economie een significante bijdrage kan worden geleverd aan “het redden van de planeet”.

Ook de petrochemische industrie moet van de fossiele brandstoffen af. Verduurzamen betekent vooral dat een groot deel van de processen en installaties bij Chemelot in 2050 aangedreven moeten worden door duurzame elektriciteit. Plasma is een veelbelovend alternatief voor gas om de hoge temperaturen te bereiken die nodig zijn voor chemische processen.

Brandschoon

Plasmatechnologie is een optie om dit voor elkaar te krijgen. De vlammen die nog gebruikt worden om temperaturen tot 5000 graden te krijgen – nodig voor chemische processen – worden straks gevoed door elektriciteit en niet door gas of andere fossiele brandstoffen. Door “de vlam die niet brandt”, zoals de nieuwe slogan luidt. En dus ook geen broeikasgas oplevert. Niet dat de elektriciteit brandschoon is. Maar Gerard van Rooij vergeleek het met de elektrische auto: je hebt weliswaar elektriciteit nodig maar de uitstoot van het voertuig zelf is alvast weg. “In zekere zin is het een goedkope technologie. Als je elektriciteit hebt, heb je plasma.” Al haastte hij er aan toe te voegen dat het hier niet ging om een bevlieging van een paar mannen op een woensdagmiddag maar dat er jarenlang onderzoek aan vooraf ging.

Kenniscentrum Brightsite, een publiek-private samenwerking tussen Brightlands Chemelot Campus, Maastricht University, TNO en Sitech Services, richt zich op verduurzaming van de chemische industrie om de klimaatdoelen van Parijs te halen. In het nieuwe lab kunnen al kleine hoeveelheden plasma geproduceerd worden. De bedoeling is om op te schalen, de bestaande technologie te optimaliseren en nieuwe plasmaprocessen te ontwikkelen. Hiermee kunnen chemische processen met (groene) elektriciteit worden geëlektrificeerd en kunnen waterstof en grondstoffen voor de chemie worden geproduceerd zonder CO2-emissies.

Groene elektriciteit

Arnold Stokking, managing director Brightsite: “Plasmatechnologie heeft een grote toekomst binnen de chemische industrie. Het is wat ons betreft dé nieuwe procestechnologie gebaseerd op groene elektriciteit om moleculen te splitsen en opnieuw te formeren. Daarmee zal deze technologie een grote rol spelen in de gaan wat ze leren in de collegebanken, direct toepassen in de experimenten die in het plasma-lab uitgevoerd worden. In het Brightsite Plasma-lab zal zowel fundamenteel als toegepast onderzoek plaatsvinden en kunnen geïnteresseerde bedrijven zich aansluiten bij diverse academische en industriële programma’s. De verwachting is dat het plasma-lab nieuwe partijen naar de campus zal trekken.”

Lab-baas Gerard van Rooij liet zich niet verleiden tot uitspaken over concrete resultaten. Het zal lang duren eer alle fabrieken bij Chemelot op plasma draaien. “Maar we hebben tot 2050 de tijd.”

Wat is plasmatechnologie?

Plasma wordt ook wel de vierde aggregatietoestand genoemd, naast vast, vloeibaar en gas. Wanneer een gas in een voldoende sterk elektrisch veld wordt gebracht, ontstaat een toestand waarin gasdeeltjes ioniseren. Dit geïoniseerde gas bestaat uit gasmoleculen en reactieve deeltjes zoals ionen, elektronen en radicalen. Deze combinatie van reactieve deeltjes maakt (nieuwe) chemische reacties mogelijk. In het hart van deze elektrische vlam, het hart van de plasmawolk, is de temperatuur heel hoog. Onder deze omstandigheden kunnen zeer snel moleculen gesplitst en gevormd worden. En omdat een plasma opgewekt wordt met elektrische energie is het proces erg duurzaam wanneer er groene elektriciteit wordt gebruikt.

Dat artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd bij Innovation Origins, partner van Change Inc. Innovation Origins is een onafhankelijk nieuwsplatform, dat een onconventioneel verdienmodel heeft. Het wordt gesponsord door bedrijven die de missie van Innovation Origins steunen: het verhaal van innovatie verspreiden.

4 miljoen euro voor Nederlandse start-up LionVolt om duurzame en snelle batterij te maken

Elektrisch rijden groeit hard. De Tesla was het afgelopen jaar de bestverkochte auto in Europa, en ook steeds meer andere automerken komen met elektrische modellen. Er is dus een groeiende vraag van de industrie naar snelle, veilige en milieuvriendelijke batterijen. De Nederlandse start-up LionVolt ontwikkelt batterijen waarmee elektrische auto’s een drie keer grotere afstand afleggen, en vijf keer sneller opladen. Lees ook: “Bezwaren rond elektrisch rijden? Allemaal bullshit” Met behulp van een 3D-batterijtechnologie maakt LionVolt een nieuwe batterij die achteraf kan worden gebruikt in bestaande apparaten, zoals in je telefoon maar ook in een elektrische auto of vliegtuig. De batterij is een stuk veiliger, weegt de helft minder en werkt twee keer zo snel dan bestaande litium-ionbatterijen. De nieuwe techniek kan zo worden opgeschaald dat de kosten van de batterij laag zijn. Hoe werkt het? De batterij bestaat uit miljarden paaltjes, bedekt met laagjes duurzaam materiaal. Die laagjes worden gemaakt met de techniek Spatial Atomic Layer Deposition. Dat is een methode om extreem dunnen lagen, van enkele nanometers, op een oppervlak aan te brengen. Zo ontstaat er een 3D-constructie met een groot oppervlak. De ionen hoeven nu nog maar een korte weg af te leggen waardoor het laden en ontladen veel sneller gaat dan een doorsnee batterij.Duurzame batterij Voor het maken van de meeste batterijen zijn onder andere kwik, lood, cadium en kobalt nodig, (zware) metalen die worden gewonnen in landen zoals China en Congo. En dat gebeurt vaak niet onder de beste omstandigheden. Bovendien komen er bij de winning veel schadelijke stoffen vrij die het milieu schaden. De batterijen van LionVolt worden gemaakt zonder zware metalen. Het alternatieve materiaal is volgens LionVolt circulair en kan aan het einde van de levensduur opnieuw gebruikt worden. Lees ook: Een nieuw koelsysteem zorgt ervoor dat je je elektrische auto vijf keer sneller kunt opladen. LionVolt komt voort uit zeven jaar Research en Development in het TNO Holst Centre. De financiering van 4 miljoen euro wil de start-up gebruiken om de techniek uit te rollen en de productie op te schalen. In eerste instantie zullen de batterijen gebruikt worden in draagbare producten, zoals telefoons of smartwatches. Later kan de batterijtechnologie een goed alternatief zijn voor de huidige batterijen die worden gebruikt in elektrische auto's. Meer lezen over elektrisch rijden? Lees het hier.