De methaankraker van KIT en IASS (afb: KIT/IASS)
Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan: een koolstofatoom omringd door vier waterstofatomen. Als je dat verbrandt ontstaat er water en het broeikasgas kooldioxide. Het Technologisch instituut van Karlsruhe (KIT) en het instituut voor duurzaamheidsstudies (IASS) in Potsdam hebben een proces ontwikkeld om methaan direct te splitsen in koolstof en waterstof. Daarvoor kregen ze de innovatieprijs van de Duitse gaseconomie (wat dat ook moge wezen).
“De mogelijkheid om fossiel aardgas in de toekomst klimaatvriendelijk te kunnen gebruiken zou een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan een CO2-neutraal energiesysteem”, zegt KIT-president Holger Hanselka. De prijs schijnt al op 22 november in Berlijn te zijn overhandigd aan de gelukkige onderzoeksteams.
“In plaats van methaan direct te verbranden, splitsen we het in waterstof en koolstof”, zegt Stefan Stückrad, die het project bij IASS heeft geleid. Waterstof kan dan als brandstof/energiedrager worden gebruikt in, bijvoorbeeld, brandstofcellen, voor de opwekking van stroom of warmte. Ook kan dat gas in de industrie worden gebruikt.
“Momenteel wordt waterstof voor industrieel gebruik meestal verkregen door ‘stoom/methaan-omvorming uit aardgas”, zegt Stückrad. Naast waterstof ontstaat bij het kraken zeer zuivere koolstof in poedervorm. Ook dat product wordt steeds belangrijker zoals bij de productie van elastomeren, drukinkt, maar ook voor de productie van batterijen.”
Niet nieuw
De spitsing van methaan is niet nieuw. “Voor toepassing op industriële schaal zijn de conventionele methodes echter ongeschikt”, zegt Thomas Wetzel van het KIT. “Daarbij vormt koolstof een vaste laag aan de verwarmde reactorwanden en raken de reactoren in korte tijd verstopt. Andere methodes met onder meer gebruik van plasmatechnieken hebben het ook niet gehaald.”
De onderzoekers van IASS en het KIT hebben een wezenlijk andere benadering gekozen voor de pyrolytische (=hitte) splitsing van methaan. Ze gebruikten gesmolten tin als warmtewisselaar in een bellenkolomreactor. Het methaan wordt van onder toegevoerd aan het bij 1200°C borrelende tin en neemt razendsnel de omgevingstemperatuur aan waardoor het gas op zijn weg naar het metaaloppervlak gekraakt wordt tot koolstof en waterstof.
“Aan het oppervlak van het vloeibare tin openen de gasbellen zich en komen waterstof en koolstof vrij”, legt Wetzel uit. “De koolstof kun je daarbij als poeder eenvoudig uit de gasstroom verwijderen.”
Met de nieuwe technologie zou nu voor het eerst methaan kunnen worden gesplitst in continuproces. In labomstandigheden werd een omzettingsrendement gehaald van 78%. De onderzoekers werken nu aan verbetering en opschaling van het proces in een proefinstallatie.
Bron: Alpha Galileo