Om etheen te maken van ethaan kun je beter elektrochemie gebruiken dan een stoomkraker. Het energieverbruik daalt met meer dan de helft en voor het restant kun je meteen over op groene stroom, schrijven Ting He en collega’s van Idaho National Laboratory onlangs in het tijdschrift Green Chemistry.

Die elektrochemie is des te interessanter omdat momenteel ongekend veel ethaan op de markt komt als bijproduct van de Amerikaanse schaliegaswinning. Je kunt daar niet veel anders mee doen dan er etheen van maken als grondstof voor polyetheen en andere goedkope kunststoffen. Maar stoomkrakers, die werken bij 850 °C, behoren tot de grootste energieslurpers van de chemische industrie.

He en collega’s hebben nu een elektrochemische cel gebouwd die slechts 400 °C nodig heeft om waterstofgas af te splitsen van ethaan, zodat je etheen overhoudt. Ze gebruiken een nikkelanode, die protonen van ethaan kan halen, en een kathode van een perovskietachtig materiaal dat de vorming van H₂ uit die protonen katalyseert. Als elektrolyt zit er een 10 µm dik membraan tussen van bariumzirkonaatceraat, een temperatuurbestendig keramisch materiaal dat protonen doorlaat.

Voorlopig is He nog niet verder dan een laboratoriumopstelling die vier gram ethaan per dag omzet. Maar hij heeft berekend dat je het kunt opschalen tot een etheenfabriek die 65 % minder energie verbruikt dan een fullsize stoomkraker. De CO₂-uitstoot daalt met 72 % als je fossiele elektriciteit gebruikt, en zelfs met 98 % als je de fabriek op groene stroom laat lopen.

Daar komt nog bij dat het product vrijwel 100 % zuiver is, wat je van etheen uit een kraker niet kunt zeggen.

In C&EN wordt er wel bij aangetekend dat de gebruikte materialen deels bij 1000 °C moeten worden bereid en dat dát energieverbruik niet in de berekeningen lijkt te zijn meegenomen.

Los daarvan zit er een rare feedbacklus in het idee. Als je de etheenproductie niet meer stookt met schaliegas maar met groene stroom, dan neemt de markt voor schaliegas af en dan hou je ook minder goedkope ethaan over… mogelijk is het effect verwaarloosbaar, maar kan iemand dat bevestigen?

bron: C&EN