#2 | Kerosine uit CO2
Zonder schuldgevoel het vliegtuig in
Door Jelka Pospig
By Jelka Pospig
Jelka Pospig
Jingxiu Xie krabbelt snel wat op een papiertje. Een C voor koolstof, een O voor zuurstof, een H voor waterstof. Dan voegt ze de juiste coëfficiënten eraan toe om de reactievergelijking kloppend te maken. Ze wijst op een van de C’s en zegt: ‘Het is net als met Lego – je kunt er alles van maken, zolang je maar weet hoe het moet.’
Want koolstof is een van de basiselementen die je terugvindt in alle levende organismen en organische stoffen op aarde. Wat zij, als scheikundig technoloog, er samen met die andere elementen van kan maken, is brandstof – duurzame kerosine, om precies te zijn. En als het haar lukt om een manier te vinden om dat proces zo te vereenvoudigen dat deze groene brandstof in de commerciële luchtvaart gebruikt kan worden, zou dat revolutionair zijn.
Fossiele brandstoffen zijn een belangrijke aanjager van klimaatverandering en de luchtvaart is verantwoordelijk voor ongeveer 2 procent van de wereldwijde CO2-emissies. Dat lijkt niet veel, maar voor gewone burgers is hun vlieggedrag juist een van de belangrijke manieren waarop ze hun ecologische voetafdruk kunnen beïnvloeden – schoner vliegen zou voor hen dus heel waardevol zijn.
Fischer-Tropsch-synthese
Kerosine wordt normaal gesproken gedestilleerd uit ruwe aardolie. Die olie is een complex mengsel van allerlei chemische verbindingen die koolwaterstoffen genoemd worden. Door een raffinageproces worden die gescheiden in fracties – bestanddelen – die allemaal een eigen toepassing hebben: naast kerosine onder meer ook diesel en benzine.
Klimaatneutraal is niet hetzelfde als klimaatnegatief
Maar wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om kerosine te creëren uit iets wat ruim aanwezig is in onze atmosfeer: koolstofdioxide (CO2). Die wordt eerst omgezet in koolstofmonoxide (CO) en daarna gecombineerd met waterstof. Door een proces dat Fischer-Tropsch-synthese heet, worden er vervolgens koolwaterstoffen geproduceerd. Als derde stap wordt uit die mix van koolwaterstoffen kerosine gemaakt.
Deze stappen zijn al getest in de praktijk: in 2019 vloog er een vliegtuig van Amsterdam naar Madrid op groene kerosine die Shell geproduceerd had door op een luchthaven verzamelde CO2 te combineren met groene waterstof.
Het bleef alleen bij die ene vlucht. ‘Dat was een mooie stunt, maar je moet je afvragen waarom die kerosine nog niet commercieel toegepast wordt’, zegt Xie.
Minder stappen
Een van de redenen is dat het productieproces nog te omslachtig is. En daar hoopt Xie met haar onderzoek verandering in te brengen. Daar is ze deels al in geslaagd, want met haar team wist ze de drie stappen terug te brengen tot twee. ‘Ons idee was: zou het niet mooi zijn als we meteen met CO2 van start konden?’ En zo geschiedde. Nu gebeurt het omzetten van CO2 naar koolwaterstoffen in dezelfde stap. Dat klinkt misschien als een kleine verandering, maar daardoor kost het proces veel minder energie en is het dus goedkoper én duurzamer.
Wat ze uiteindelijk voor elkaar hoopt te krijgen, is dat ze CO2 straks in één keer kan omzetten naar kerosine. Ze begint te glimmen als ze erover vertelt. ‘Dat is een enorme uitdaging – het is nog niemand gelukt – maar daar ben ik mee bezig.’
Het proof of concept dat de eerste twee stappen in het productieproces samengevoegd kunnen worden, leverde haar een ERC Starting Grant op, een prestigieuze beurs van 1,5 miljoen euro voor jonge wetenschappers die bezig zijn met grensverleggend onderzoek.
Productiekosten
Dus kunnen we binnenkort dan weer zonder schuldgevoel in een vliegtuig stappen?
Nou nee, zegt Xie, voorlopig nog niet. ‘Het klopt dat we brandstof kunnen maken die klimaatneutraal is’, legt ze uit. CO2 wordt uit de atmosfeer opgevangen, daar wordt brandstof van gemaakt en door het verbranden ervan komt diezelfde CO2 weer in de atmosfeer terecht. ‘Maar klimaatneutraal is niet hetzelfde als klimaatnegatief, en dat is wel echt nodig als we de klimaatverandering willen aanpakken.’
Er is gewoon nog niet genoeg groene waterstof
Daarbij komt dat bestaande vliegtuigmotoren maximaal 50 procent groene brandstof kunnen gebruiken, omdat de chemische samenstelling niet hetzelfde is als die van gewone kerosine. ‘Dus als je dan vliegt met “duurzame” kerosine, vlieg je nog niet volledig klimaatneutraal.’
En dan zijn er nog de productiekosten van duurzame kerosine. ‘Je hebt groene waterstof nodig, wat heel, heel erg duur is. Dat maakt iets van 70 tot 80 procent van de kosten uit’, zegt Xie. Daarbij vallen de kosten van het destilleren van pure CO2 uit afvalgassen – ook prijzig – in het niet. ‘Er is gewoon nog niet genoeg groene waterstof en om dat te maken hebben we groene energie nodig die er niet is.’
Minder energie verbruiken
Meer kernenergie zou daarvoor een oplossing kunnen zijn, stelt ze, maar dat is toekomstmuziek. ‘We verbruiken zoveel energie en vliegen is daar maar een onderdeeltje van. De enige manier waarop we echt iets kunnen doen aan klimaatverandering is als we allemaal minder energie verbruiken.’
Zelf maakt ze daarom maximaal eens per jaar een verre vlucht, om haar familie in Singapore op te zoeken. ‘Voor kortere afstanden neem ik altijd de trein. En hoop dat steeds meer mensen hiervoor kiezen, dat ze proberen om niet te vliegen als het niet noodzakelijk is.’
In de tussentijd biedt haar onderzoek in elk geval een hoopvol vergezicht voor de milieubewuste reiziger. Want het zou dan weliswaar slechts 2 procent schelen op de wereldwijde CO2-uitstoot, maar het is toch weer een stap dichterbij een oplossing voor het complexe klimaatprobleem.