Puzzelen met CO2

Gert Jan de Geus, CEO van OCI Nitrogen, breekt zich al geruime tijd het hoofd om de aan het aardgasgebruik gekoppelde en daardoor onvermijdelijke uitstoot van CO_² terug te dringen. Eenvoudig is dat niet. Met een groeiende wereldbevolking zal de behoefte aan kunstmest alleen maar toenemen, zo is de verwachting. De productie zal dus eerder moeten groeien dan dalen en dat maakt de milieuproblematiek alleen maar groter. Dus moet de oplossing gevonden worden in het terugdringen van het energieverbruik en in een lagere uitstoot van CO_².

“Het is deels een maatschappelijke verplichting”, zegt De Geus. “Maar het is ook een manier om te overleven in deze vechtsector waar het gaat om bulkproductie en krappe marges. We zullen ons hoe dan ook moeten aanpassen en als we dat beter doen dan onze concurrenten, hebben we een extra kans om te overleven. En”, zo voegt hij er nog aan toe, “ik merk dat dit onderwerp juist bij mijn jongere collega’s ontzettend leeft. Het zijn allemaal goede redenen om er vol voor te gaan. Als ik de rekensommetjes tenminste rondkrijg, want uiteindelijk leid ik natuurlijk een bedrijf en geen instelling voor goede doelen.”

Twee stromen

Kijkend naar de aard van de problematiek onderscheidt de CEO twee afzonderlijke stromen als het gaat om het aardgasverbruik van de kunstmestproducent. “Het kleinste deel, zeg een derde, is een gevolg van de proceswarmte die we nodig hebben bij de productie”, zegt De Geus. De rest, zeg twee derde, hebben we nodig om aan de waterstofmoleculen te komen, die noodzakelijk zijn voor de ammoniak en dus kunstmest.”

Die twee bronnen van aardgasverbruik hebben ieder eigen, potentiële oplossingen.De Geus heeft de vier belangrijkste ervan geïdentificeerd. “Biogas, elektrificatie,CO_²-opslag en valorisatie”, somt hij op. Valorisatie is het hergebruik van CO_² en wel zo dat het iets waard is.

Biogas

De eerst mogelijke milieuverbetering - het vervangen van aardgas door biogas - heeft vooral betrekking op het opwekken van proceswarmte. Biogas als stookgas dus. De Geus is, samen met partner Re-N Technology BV, bezig de grootste biogasfabriek van Nederland te ontwikkelen, onder de naam Zitta®Biogas Chemelot. De omstandigheden zijn geschikt voor zo’n investeringsbeslissing, weet De Geus.

“In Zuid-Nederland hebben we, met dank aan alle intensieve veehouderij, ruim voldoende mest beschikbaar”, legt hij uit. “We kunnen een fabriek bouwen die dagelijks ongeveer honderd vrachtwagens met mest verwerkt. Dat leidt tot een gasproductie die overeenkomt met de helft van het aardgasverbruik in Sittard-Geleen. Dat is mooi, zeker omdat alle mineralen die uit de mest overblijven, ook nog afzonderlijk te verkopen zijn.

Nou is het wel zo dat je bij de productie van biogas ook behoorlijk wat warmte nodig hebt om de reststroom - digistaat - in te dampen tot organische mestkorrels. Het slimme is om grootschalige mestverwerking naast een fabriek te zetten die warmte over heeft. Op die manier kan het net.”

Toch zit er ook een kleine schaduwzijde aan de bouw van de nieuwe biogasinstallatie. De beoogde biogasfabriek, met een investeringssom van boven de tachtig miljoen euro, zal uiteindelijk het aardgasverbruik met slechts 2,5 procent verminderen. “Om een van de twee kunstmestinstallaties van OCI Nitrogen volledig op biogas te laten draaien, heb ik alle mest uit heel Noord-Brabant en Limburg nodig”, zegt De Geus. “Door het grootschalig en efficiënt aan te pakken vermijden we veel energieverbruik en CO_²-emissie bij de boer, maar helaas krijg je daar als biogasproducent niets voor terug.”

Kraken

Elektrificatie is ook een oplossing om het aardgasverbruik bij het productieproces terug te dringen. Het kraken van de koolwaterstofmoleculen gebeurt dan niet meer met warmte (uit gas) maar met behulp van zogeheten elektrolysers (stroom).Theoretisch kan het, maar er zitten wel de nodige haken en ogen aan, geeft De Geus aan, zelfs als hij het prijsverschil met het (goedkopere) gas buiten beschouwing laat.

“Om volledig over te schakelen heb ik om te beginnen 1.800 elektrolysers nodig”, stelt hij “En die scheidingsinstallaties kosten een miljoen euro per stuk, dus reken maar uit. Dan is het vervolgens nog wel de vraag of ik de benodigde 2.500 megawatt die ik nodig heb ook nog aan groene stroom kan krijgen.

”De Geus is daar niet erg hoopvol over. “Voorlopig is dat onmogelijk en ook op termijn wordt het een moeilijk verhaal. De meeste duurzame stroom komt straks van zee maar wij zitten hier in Geleen daar wel een heel stuk vandaan. Het hoogspanningsnetwerk is er niet. En trouwens, het netwerk hier op Chemelot kan ook maar maximaal 24 MW aan.” 

De oplossing ligt volgens De Geus op termijn in het transport (via een aangepaste gasleiding), van een waterstoffabriek aan zee naar de fabriek in Zuid-Limburg. Maar dat is verre toekomstmuziek, vreest hij. Import van groene stroom uit Duitsland ligt al een stuk gemakkelijker.

“Om de optie verder te onderzoeken heb ik een proef aangevraagd met een vermogen van tien MW om te kijken of we met elektrolysers kunnen voortborduren. Je moet veranderingen in de praktijk testen om er ervaring mee op te doen.”

Gepasseerd station

De mogelijke opslag van CO_², ook een manier om de milieubelasting te beperken, is voor De Geus in feite een gepasseerd station. “Die tijd lijkt geweest te zijn. We hadden als OCI ooit een vergunning om dat te gaan doen. Je kan CO_² hier in de ondergrond opslaan. Maar de politiek heeft een streep gezet door de Shell-plannen voor CO_²-opslag in Barendrecht. Dat betekende indirect ook het einde van onze inspanningen hier in de mijnstreek. Zo lang de politieke wil er niet is, ga ik in die oplossing geen tijd steken.”

De laatste optie voor het terugdringen van de CO_²-uitstoot ligt volgens de OCI Nitrogen-CEO in het creëren van waarde in het hergebruik van CO_². “Maar dat doen we in feite als sinds 1968 toen we met de productie van, het op CO_² gebaseerde, melamine zijn begonnen”, stelt hij. “Die reductie hebben we al gerealiseerd, maar daar krijgen we nu niets voor terug.”

Maar dat is voor De Geus geen reden om achterover te leunen. Integendeel. “Of we het nu leuk vinden of niet, we moeten aan de slag”, zegt hij strijdvaardig. “We moeten start-ups steunen, hoe klein ze ook zijn. Juist hier op dit chemische complex. We moeten aan de bron op zoek naar toepassingen van CO_².

En de overheid moet proefprojecten steunen en infrastructuur verzorgen, anders komt er te weinig van de grond. De omvang van de uitdaging is zo groot, dat we ook vol op verandering moeten inzetten.”

De Geus: “Dit bedrijf hoef je niet te overtuigen van de noodzaak tot verandering maar ik moet wel een behoorlijke businesscase kunnen maken. Daar zit nu de kern van het probleem. Je zou willen handelen, maar er zijn eigenlijk te weinig prikkels om ook echt door te pakken.”

Ondertussen in Pernis

Een raffinaderij zoals die van Shell in Pernis heeft waterstof nodig. Het grootste deel van deze waterstof gebruikt zij in fabrieken die brandstoffen maken, bijvoorbeeld de HYCON-fabriek. De HYCON ‘breekt’ lange, zware koolwaterstofketens 'open' - in met een katalysator gevulde reactoren - tot kortere ketens.

Waterstof is dan nodig om de open plaatsen in de moleculen op te vullen zodat uiteindelijk diesel ontstaat. Waterstof is daarnaast een erg belangrijke grondstof voor de vele ontzwavelingsfabrieken van Pernis.

Pernis produceert een groot deel van deze waterstof, zo’n 140 ton per dag, zelf in een Hydrogen Manufacturing Unit (HMU). Het hart van deze HMU bestaat uit een zogeheten Steam Reformer. Daarin reageren bij hoge temperatuur zowel aardgas als eigen raffinaderijgas - met methaan als voornaamste bestanddeel - met stoom, in een reformer gevuld met katalysator, en ontstaan waterstof en koolstofmonoxide/koolstofdioxide. Na een aantal zuiveringsstappen gaat de geproduceerde water-stof als ‘voeding’ naar het waterstofnetwerk van de site.

De totale jaarlijkse energiebehoefte van de HMU van Pernis komt, omgerekend naar aardgas, overeen met het gasverbruik van ongeveer 120.000 huishoudens.

De HMU produceert overigens ook een grote hoeveelheid restwarmte waaruit de raffinaderij stoom maakt die elders op de site nuttige toepassing vindt.

De kunst van kunstmest

Waarom zit een van de grootse kunstmestproducenten van Europa in Zuid-Limburg? Het antwoord is simpel: kolen. Steenkolen om precies te zijn. Die zijn als grondstof al in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw ingewisseld voor aardgas, maar de chemische basisreceptuur is niet gewijzigd. Kunstmest is een verbinding van stikstof en waterstof (ammoniak: NH_²).

Daarvoor is het zaak eerst de koolwaterstofverbinding methaan (CH_²) te breken. Aan de waterstof- moleculen (H) kan dan uit de lucht ‘geplukte’ stikstof (N) worden toe- gevoegd. Op die manier ontstaat ammoniak - het basisingrediënt van kunstmest - enCO_². De uitstoot van CO_² moet echter drastisch verminderen om binnen de gestelde klimaatdoelstellingen van Parijs te blijven.

Kunstmestproducenten zoeken naar oplossingen daarvoor, in de wetenschap dat een toenemende wereld- bevolking - en gemiddelde welvaart - de wereldwijde vraag naar kunstmest verder zal doen stijgen.

OCI

OCI N.V. is beursgenoteerd als AMX-fonds aan de NYSE Euronext te Amsterdam. OCI is wereldwijd producent van stikstofhoudende meststoffen en chemicaliën met productielocaties in de Verenigde Staten, Nederland, Egypte, Algerije en China. OCI telt 3.000 medewerkers. OCI Nitrogen, tot 2010 DSM Agro en DSM Melamine, is een onderdeel van dit concern. De OCI-dochter beweegt zich grofweg in drie markten: die van ammoniak, die van kunstmest en die van melamine, een product dat toepassing vindt in het verstevigen van harsen in bijvoorbeeld gelijmde houtplaten en laminaat. 

OCI Nitrogen is de derde kunstmestproducent van Europa en de grootste melamineproducent van de wereld.