Kunststoffen en andere bronnen van koolstof kun je omzetten in grondstoffen voor de chemische industrie en in brandstoffen voor de energieproductie. Plasma Power verbeterde de benodigde techniek en chemie.

Brandstoffen produceren we al bijna een eeuw lang door steenkool, aardgas en tegenwoordig ook biomassa om te zetten in synthesegas, gevolgd door een Fischer-Tropsch-synthese. Het probleem is dat die laatste weinig selectief is en dus een heel scala aan koolwaterstoffen oplevert. Het in Heerlen gevestigde bedrijf Plasma Power bedacht daarom een variant op beide methodes, het nauwkeurig stuurbare Ecogy-proces. De eerste versie van het Ecogy-proces richt zich op de lastig te recyclen polyetheen en polypropeen folies.

Hoe warmer, hoe korter

De Duitse hoogleraar laserfysica Gernot Brück begon in 2009 met de ontwikkeling van Ecogy. ‘Ons geheim zit in de snelheid waarmee we de versnipperde folies verwerken. De thermolyse vindt plaats in een roterende stalen buis. Daarin verwarm je de snippers binnen vier seconden van 30 °C naar 700 °C. Het kunststof verdampt onmiddellijk.’

Dankzij de hoge temperatuur en de afwezigheid van zuurstof breken de polymeerketens in kleinere fragmenten. Door te spelen met de temperatuur in de buis, kun je de lengte van de koolwaterstoffragmenten sturen. Hoe warmer de buis, hoe korter de ketens. Brück: ‘Samen met onze partner Fuenix Ecogy in Weert bouwden we een eerste productielijn die nu operationeel is. Fuenix produceert nafta, olefinen en paraffine als grondstof voor de chemische industrie.’ Eind augustus werd bekend dat Fuenix voor Dow pyrolyse-olie gaat produceren uit gerecycleerd plastic afval.

‘We zijn een serieuze aanvulling op de aardgaswinning’

De kunststoffolies die Fuenix verwerkt, bevatten naast kunststof ook kleurstoffen, papieren etiketten en andere verontreinigingen. Volgens Brück is dit geen probleem. ‘Na de thermolyse vangen we de gasvormige producten op en stroomt het restant door naar een tweede buis. Hierin verhitten we het resterende koolstof met stoom tot boven de 1.000 °C, waardoor synthesegas ontstaat.’ Die reststroom levert de energie die nodig is om het proces min of meer zelfvoorzienend draaiend te houden. ‘Ongeveer 65 % van de koolstof die aan het begin het proces ingaat, komt er als product uit’, zegt Brück.

Met de tweede, volledig exotherme, versie van het Ecogy-proces wil Brück elke denkbare koolstofbron verwerken tot bruikbare koolwaterstoffen. ‘Dat kan mest zijn, verontreinigd hout of ziekenhuisafval’, vertelt de hoogleraar. Dit proces vindt plaats bij 1.200 °C en alle energie, op het opstarten van de reactie na, komt uit het proces zelf. ‘Samen met precies genoeg zuurstof en water ontstaat uitsluitend synthesegas en een beetje as. Dit synthesegas is een bron voor de productie van waterstof of een Fischer-Tropsch-synthese.’

Gedroogde koemest

Een traditionele Fischer-Tropsch-synthese levert een mengsel van ketens op dat vergelijkbaar is met aardolie en 35 à 40 % diesel en 25 à 30 % kerosine bevat. Brück: ‘We ontwikkelden een reactor en een geheime katalysator waarmee we de reactie sturen naar meer van het gewenste product. Afhankelijk van de verblijfsduur in de reactor maken we in ons laboratorium bijvoorbeeld tachtig procent diesel of zestig procent kerosine.’

Eind dit jaar start Plasma Power in Zuid-Limburg met de bouw van een proeffabriek voor de tweede versie van het Ecogy-proces. Brück legt uit: ‘Daarmee willen we methaan maken uit gedroogde koemest om de overheid te laten zien dat we een serieuze aanvulling op de aardgaswinning zijn. Met maar honderd relatief kleine modulaire installaties kunnen we namelijk vijf procent van de huidige productie van Nederlandse aardgasvelden vervangen.’