Professor Wim van Swaaij ontving dinsdag de Koninklijke/Shell Prijs voor zijn pionierswerk aan de thermo-chemische omzetting van biomassa. `Precies het onderwerp waar ik nog steeds aan werk, dat maakt het bijzonder.'
Gevoel voor spektakel hebben ze wel, die procestechnologen. Hoe gelauwerd en door de wol geverfd ook, Van Swaaij (62) vertelt vol geestdrift over zijn geesteskind: het principe van pyrolyse, ofwel hoe olie te maken uit biomassa dat vermalen is tot korrels van enkele millimeters doorsnee.
Want let wel. De conus draait zo snel als een autowiel bij honderd kilometer per uur. Binnenin komt vermalen biomassa kortstondig in contact met heet zand. Het zand schiet langs de trechterwand naar buiten. De oliedampen worden door het centrum afgevoerd en per direct gecondenseerd. Dat mag niet te lang duren want anders kraken de cellulose-ketens te ver door en worden ze te kort. `Omdat het proces zo snel is kan de installatie compact blijven', aldus Van Swaaij.
De eerste proeffabriek werd in 1996 gebouwd door promovendus Arthur Jansen die daarmee ongeveer tien kilo olie per uur kon maken. Later pakte de Biomassa Technologie Groep (BTG) - als spin-off van de UT gestart door Huub Stassen - het proces verder op. Het werd versimpeld, aanvullende vindingen werden toegevoegd, de procesbewaking verscherpt. Vooral het hanteren van grote zandstromen vroeg bij de opschaling om extra aandacht. De eerste pyrolyse-proeffabriek bij BTG kon een paar ton olie per dag produceren. De ontwikkelingen gingen door, naar tonnen per uur. De eerste commerciële fabriek wordt binnenkort verscheept naar Maleisië.
Daags voor de Shell-lezing, die hoort bij het ontvangen van zijn prijs, voelt Van Swaaij een gezonde spanning. Lang niet iedereen in de met expertise gevulde zaal zal bijval tonen voor de koers die hij voorstaat voor de mondiale energiehuishouding van de toekomst, laat staan voor de prominente rol daarin voor biomassa.
Houtsnippers
Van Swaaij: `Zeker als de welvaart mondiaal stijgt, kunnen we niet in hetzelfde tempo doorgaan met het toevoegen van CO2 aan de atmosfeer. Dat is voor mij duidelijk, nog meer een kwestie van intuïtie dan dat het wetenschappelijk onomstotelijk bewezen is. Als dat al mogelijk is. Daar hoeven we niet op te wachten. Biomassa moet één van de bronnen zijn naast zon, wind en ook fossiele brandstof. Er zijn steeds betere technieken om CO2 af te vangen en veilig in de aarde op te slaan. Ja, de groep van Geert Versteeg gaat gouden tijden beleven.'
Van Swaaij hoopt dat het gebruik van `flash pyrolyse' op veel plaatsen in de wereld inzetbaar wordt. Het benutten van biomassa werkt emanciperend voor sommige landen. Langzaam maar zeker is dat zichtbaar in Brazilië waar het winnen van alcohol uit suikerriet concurrerend is met benzine. Naast suiker is ook het maken van biodiesel uit zaden, na verestering, een aantrekkelijke optie. Toch heeft pyrolyse z'n voordelen, denkt Van Swaaij. `Zo'n zeventig procent van de hele plant is om te zetten in vloeibare brandstof. De opbrengst per hectare is daarom vele malen groter dan alleen uit suiker of zaden. Ik hoop dat over tien jaar het aandeel van biomassa als brandstof wereldwijd stijgt van tien naar vijftien procent. Dat kan, maar dan moeten er wel duidelijke keuzen worden gemaakt. Het Kyoto-verdrag kan stimulerend werken. In 2010 moet 5,75% van de transportbrandstof een natuurlijke herkomst hebben, en twintig procent van de elektriciteitsvoorziening. Dat moet je, ook als Nederland en Europa, wel een beetje uitdagend aanpakken en niet alleen maar houtsnippers bijmengen in koolgestookte centrales. Daar leert niemand wat van.'
Het onderzoek naar de eerste generatie pyrolyse-processen is volgens Van Swaaij afgerond. In onderzoeksprojecten bij speerpuntinstituut Impact werken zo'n tien promovendi aan uiteenlopende biomassa-processen. Als voorbeeld van `tweede generatie onderzoek' noemt Van Swaaij het werk van parttime hoogleraar Gerrit Brem (CTW-TE). In het hogedruklab wordt bekeken of men tot zuivere bio-olie kan komen, waar alle as-bestanddelen uit zijn. Dan behoren toepassingen in gasturbines en in kleine transportmotoren tot de mogelijkheden. Ook wordt op de UT onderzoek gedaan met biomassa-omzetting onder hoge druk in water. Door een slimme vondst is dit proces in dunne kwartbuisjes tot in detail te bestuderen.
Wonder
Van Swaaij: `Het biomassa onderzoek heeft een lange voorgeschiedenis. Ik werk er zeker al 25 jaar lang aan, parttime, laten we zeggen tien procent van mijn tijd. Het eerste contact had ik met natuurkundehoogleraar Dick Feil die me vroeg mee te denken over de energievoorziening voor ontwikkelingslanden. De eerste promovendus was Michiel Groeneveld. Die heeft het proces van houtvergassing zowel in een rekenkundig model als experimenteel inzichtelijk gemaakt, en ook begrijpelijk gemaakt waarom dit proces zo moeilijk is op te schalen. In de Tweede Wereldoorlog reden zo'n 600.000 auto's op hout, waarbij de zuurstof nauwkeurig werd gedoseerd. Het is eigenlijk een wonder hoe men dat in de praktijk wist te bewerkstelligen, want je moet een ondermaatse verbranding hebben. Er was maar één opschaling bekend: voor een Duitse tank.
`Later hebben Alfred Bliek (tegenwoordig decaan van TNW, red.) en Frank van der Aarsen belangrijk onderzoek gedaan naar respectievelijk kolenvergassing en fluidbedvergassing en daarmee de toepassing van vergassingsinstallaties economisch dichterbij gebracht. Maar de grote stap was toch het maken van pyrolyse-olie, begin jaren negentig, wat een heel andere tak van sport is. De grenzen van de vergassers werden bereikt omdat teer en gesmolten as de toepassing van de processen vertraagden. Met bio-olie is bijstoken mogelijk en zijn nieuwe processen van energieomzetting niet nodig. Ook blijven mogelijkheden lonken om naar synthesegas te gaan (CO + H2) en van daaruit synthesegas-moleculen aaneen te rijgen tot topkwaliteit diesel. Verder is de route naar waterstof volop in onderzoek.'
Egbert van Hattem
Van Swaaij hoopt dat het gebruik van flash pyrolyse op veel plaatsen in de wereld inzetbaar wordt.
