Is vergisting van biomassa een vergissing? Volgens Michael Antal kun je houtafval beter omzetten in houtskool. Wie denkt dat dat spul enkel goed is voor de barbecue, is een domoor: ‘Ik zou graag eens wat meer creatief denkwerk willen zien.’

Bijna was Michael Jerry Antal junior chemie gaan studeren. Als kind speelde hij in de kelder met een scheikundedoos, en een lol dat hij heeft gehad! “Mijn oom had dezelfde hobby en van hem erfde ik op een gegeven moment een fles met een hele liter kwik. Gelukkig zat er een kurk op, en gelukkig heb ik er niet al te veel mee gespeeld. Mijn vader was chemisch ingenieur, maar hij waarschuwde mij niet voor dat kwik. Hij zei alleen maar dat ik het niet over de vloer moest gieten omdat we die zillions druppeltjes nooit meer terug in de fles zouden krijgen. Toen ik hoogleraar werd had ik die fles nog steeds, maar ik vond het steeds angstiger worden. Uiteindelijk heb ik hem toch maar aan de milieudienst meegegeven. Het laat toch wel zien hoe in vijftig jaar onze visie op de dingen is gewijzigd.”

Eigenlijk staat heel Antals carrière in het teken van veranderende visies. Om te beginnen koos hij uiteindelijk toch liever voor een wis- en natuurkundestudie. Hij promoveerde in 1973 op Harvard, op een kernfysische toepassing van de Schrödingervergelijking. Daarna kreeg hij een baan bij het roemruchte lab in Los Alamos, waar hij software schreef om te rekenen aan nucleaire wapens.

In de tussentijd echter was hij geïnteresseerd geraakt in de productie van waterstof uit biomassa. Daar spendeerde hij steeds meer uren van zijn tijd aan. Het bureau voor milieubescherming (EPA) steunde het initiatief, maar het management van Los Alamos kon het niet echt waarderen. Dus accepteerde Antal in 1975 een tenure track-aanstelling op Princeton, en sindsdien houdt hij zich fulltime bezig met chemische technologie.

In 1982 verhuisde Antal opnieuw, dit keer naar de universiteit van Hawaii waar hem de Coral Industries Chair of Renewable Energy Resources was aangeboden. Die leerstoel bezet hij nu nog steeds, inmiddels als een Distinguished Professor die vaak genoeg is geciteerd om tot de bovenste één procent van het vakgebied engineering te behoren. Maar zijn smaak op het gebied van hernieuwbare energie is wel enigszins gewijzigd, zo bleek onlangs toen hij in Eindhoven was om een lezing te geven bij de officiële opening van het biomassalab. In waterstofproductie gelooft Antal niet echt meer, en over ethanol uit biomassa heeft hij ook zo zijn twijfels. Zijn alternatief is op zijn zachtst gezegd onorthodox: hij maakt er houtskool van.

 

Hóutskool?

“Iedereen denkt: ‘Houtskool, dat is voor de barbecue.’ Maar houtskool is in feite ultrazuivere koolstof. Alles wat steenkool kan doen, kan houtskool beter. Ik heb gisteren de kolenvergassingsinstallatie bij Buggenum bezocht. Heel indrukwekkend. Maar die zou ook op houtskool kunnen draaien. Als zij daar indertijd voor was ontworpen, zou zij veel eenvoudiger zijn. Houtskool bevat geen zwavel en maar heel weinig stikstof. Dus de ontzwaveling en de NO_x-reinigingsstap heb je niet nodig.

Er zijn veel meer toepassingen. Denk aan hoogovens: houtskool is de meest geschikte vorm van koolstof om metaalerts te reduceren. Kent u Norit? De beste actieve kool maak je ook van hout. De motor uit het oorspronkelijke octrooi van Rudolf Diesel liep trouwens niet op vloeibare brandstof, maar op poederkool. Dat brandde niet goed genoeg, met houtskool zou het misschien zijn gelukt. In Japan proberen ze dat nu.”

 

Je moet er maar opkomen.

“Er is op de meeste plaatsen nog niet echt over nagedacht. We hebben lang gewerkt aan waterstof, en aan de conversie van biomassa tot ethanol. Het onderzoek naar waterstof is bij ons rond 2000 stopgezet. Ik meen te weten dat Van Swaaij er hier nog steeds een promovendus op heeft zitten. Maar in de VS verscheen een rapport waarin stond dat het economisch niet haalbaar was. En misschien klopt dat ook wel. Wat betreft ethanol uit hout en maïskolven denk ik dat we in het lab de hoogste opbrengsten haalden die ooit zijn bereikt. Maar het opschalen naar een praktisch formaat leek economisch niet interessant en de overheid draaide de geldkraan dicht.

Al die jaren hadden we als hobby een onderzoek lopen naar houtskool. Puur voor de lol, het was gewoon leuk. Het begon toen ik een bezoeker kreeg uit Thailand. Die nodigde mij uit om een lezing te geven in Bangkok. Hij gaf ook het onderwerp op: verbetering van de efficiëntie van de houtskoolproductie. Ik had toen nog nooit iets aan houtskool gedaan. Ik vroeg me af: waarom? Houtskool doet er toch niet toe? Wáterstof doet er toe, ethanól doet er toe. Maar toen legde hij mij uit dat ontbossing in Thailand een ernstig probleem was. En die bomen worden gekapt om houtskool te maken. Toen hij dat zei, schaamde ik me. Ik besefte hoe dom ik was, hoe weinig ik wist over de rest van de wereld. Op Madagascar en Haïti zijn ook bijna alle bossen verdwenen. En toen de waterstof en de ethanol doodliepen, ben ik verder gaan denken.”

 

Is het zo gemakkelijk om biomassa in houtskool om te zetten?

“We hebben een snel en efficiënt proces ontwikkeld, flash carbonization, dat ook commercieel aantrekkelijk kan zijn. Op de campus schalen we nu de lab-apparatuur op. Als die installatie eenmaal goed werkt, gaan we het proces commercialiseren.”

 

Is er wel genoeg biomassa voor beschikbaar?

“Dat probleem heb je bij waterstof en ethanol ook. Voor mij is het een kwestie van efficiëntie, om biomassa zo intelligent mogelijk te gebruiken. Vandaar ook dat ik werk aan een biocarbon fuel cell, een brandstofcel die werkt op koolstof en zuurstof. De chemie is te vergelijken met die van de brandstofcel die meeging met de eerste Apollo-ruimtemissie. Houtskoolpoeder is extreem reactief, je kunt de reactie laten verlopen bij ongeveer 200 °C. Een paar jaar geleden leek het niet eens een serieuze suggestie, maar in het lab werkt het inmiddels. De potentiaal valt nog wat tegen - 0,5 tot 0,6 volt - terwijl theoretisch één volt haalbaar is. Momenteel werken we aan een publicatie waarin meer details zullen staan.”

 

In Europa lijkt men intussen vooral in te zetten op bio-ethanol. Is dat verstandig?

“In de VS ligt daar ook de nadruk op. Je kunt ethanol maken van zetmeel. De energiebalans is niet zo gunstig, maar ik denk wel dat het positief is dat er aan wordt gewerkt. Het is in elk geval goed voor de boeren. Een andere mogelijkheid is bio-ethanol uit Braziliaans suikerriet. Daarbij is de energiebalans vrij goed, en het is behoorlijk goedkoop.

En tot slot heb je dan het idee om ethanol te maken uit hout, uit lignocellulose. Zoals ik al zei, heeft mijn lab daar ervaring mee. Maar het is niet echt praktisch. De Amerikaanse overheid heeft bijvoorbeeld een groot bedrag gegeven aan BC International. Die willen een fabriek bouwen om ethanol te maken uit bagasse, maar die staat er nog steeds niet. Er is nu een vergelijkbaar proces in Canada. IoGen heet dat bedrijf, Shell heeft erin geïnvesteerd (zie ook C₂W 12, 16 juli 2005, red.). Ze doen erg geheimzinnig. Ze zeggen dat ze ethanol kunnen maken uit hout, maar niemand weet precies hoe. Ik publiceer de resultaten van mijn onderzoek, zij niet. We zullen moeten afwachten of het wat wordt.

Een ding is zeker: bomen kunnen duizenden jaren oud worden. Lignocellulose is ontworpen om moeilijk afbreekbaar te zijn. Het is heel simpel geredeneerd, maar het is wel zo: als het zo eenvoudig was om suiker te maken van bomen, dan deed de natuur dat zelf wel.”

 

Van kernfysica naar biomassa, is dat niet een heel grote stap?

“It’s a bit of a change indeed. Maar je ziet dat veel natuurkundigen geïnteresseerd zijn in energie. Ik kan er zo drie opnoemen die beroemder zijn dan ik, en die ook zo’n overstap hebben gemaakt vanuit een diepe zorg over onze leefomgeving. Het verschil is wel dat zij voornamelijk theoretische studies hebben gedaan, terwijl ik besloot om een lab op te zetten. Dat verwacht je niet zo van iemand die in de toegepaste wiskunde is gepromoveerd.”

 

Waarom heb je zelf die keuze gemaakt?

“Dat had veel te maken met het rapport van de Club van Rome: ‘Grenzen aan de Groei’. Ik was nog student toen dat uitkwam. Er was veel discussie over: klopt het of niet? Komen de voorspellingen uit? Het zette me behoorlijk aan het denken. Natuurkunde leek een beetje een doodlopende weg. De mensheid stond voor grote problemen, en ik had het gevoel dat ik dáárover zou moeten nadenken.”

 

Hoe kwam je op Hawaii terecht?

“Veel Amerikaanse universiteiten worden sterk beïnvloed door oliemaatschappijen. Bij MIT was het Exxon. Op Princeton was het Mobiloil. In die tijd plaatste Mobil paginagrote advertenties in de dagbladen, waarin werd gezegd dat duurzame energie geen toekomst had en dat de zorgen over het milieu allemaal onzin waren. Mobiloil maakte mij het leven zuur op Princeton, meer zeg ik er liever niet over.

Ironisch genoeg was het ook een oliemaatschappij, Coral Oil, die bijna een miljoen dollar schonk aan de universiteit van Hawaii voor onderzoek naar hernieuwbare energie. Het had ermee te maken dat op Hawaii geen fossiele brandstoffen zijn te vinden. Het was de eerste gesponsorde leerstoel op dit gebied ter wereld. Er werd ruim voor geadverteerd, ik solliciteerde en ze boden mij de baan aan. Het was een gelegenheid om ergens naartoe te gaan waar mijn werk welkom was.”

 

President Bush heeft onlangs gezegd dat hij grote bedragen in alternatieve energie wil steken om de VS van haar olieverslaving af te helpen. Wat denk je?

“Ik heb de laatste dagen weinig gelegenheid gehad om het nieuws te volgen, maar ik denk niet dat Bush echt met zijn hart bij die beloftes is. Maar van een ding ben ik wél overtuigd. Toen de oliemaatschappijen ontstonden hadden ze niet veel hulp nodig van de overheid. Ik geloof niet dat Rockefeller ooit de staat om geld heeft gevraagd. Als alternatieve energie praktisch haalbaar is, dan zal de industrie daar ook uit zichzelf in investeren.”

 

 

FEITELIJK

 

Proces: Flash carbonization

Aard: Pyrolyse bij 10 tot 15 bar

Grondstof: Hout, notendoppen, maïskolven en andere biomassa

Reactietijd 20 tot 30 minuten

Product: Zuivere koolstof in de vorm van houtskool

Octrooi: US 6.790.317