Gas-to-liquids (GTL)

Het gas-to-liquids (GTL) proces gebruikt aardgas in plaats van olie om vloeibare producten te maken zoals brandstoffen voor voertuigen met dieselmotoren en brandstof voor vliegtuigen. Daarnaast kan het GTL-proces ook grondstoffen voor alledaagse producten zoals wasmiddelen, cosmetica, kunststof en smeermiddelen maken.

Wissel naar Engels / Visit this page in English

GTL-brandstof verbrandt schoner dan conventionele diesel of kerosine uit aardolie en produceert daardoor minder lokale uitstoot en geen zwarte rook. Het is geur-en kleurloos en eenvoudig te gebruiken in bestaande machines, vrachtwagens en schepen met nieuwe en oudere dieselmotoren. Halverwege 2019 zijn nagenoeg alle grondvoertuigen op Schiphol overgestapt op Shell GTL- brandstof.

Een duurzaamheidsslag voor het vliegverkeer is ook mogelijk met het GTL-proces. Kerosine die gemaakt is met het GTL-proces kan bijgemengd worden tot 50% van een volle tank van een vliegtuig. Ook hier gelden de eerdergenoemde voordelen zoals schonere verbranding waardoor er minder uitstoot en zwarte rook is. Daarnaast is GTL-kerosine thermisch stabieler, wat betekent dat er minder vieze deeltjes in de motor terechtkomen waardoor deze efficiënter werkt en langer meegaat.

Gas omzetten in vloeibare producten is een complex chemisch proces. De kern van het GTL-proces bestaat uit drie stappen, die sinds de jaren ‘70 door Shell-onderzoekers geoptimaliseerd worden in het lab in Amsterdam. De drie stappen zijn afgestemd op elkaar om de hoogst haalbare efficiëntie en beste productkwaliteit te krijgen.

  1. Het maken van synthesegas: aardgas wordt met pure zuurstof omgezet in synthesegas (een mengsel van waterstof en koolmonoxide).
  2. Synthese: Het synthesegas wordt via de zogeheten Fischer-Tropschsynthese omgezet in synthetische koolwaterstoffen, wat een soort wasachtig product oplevert. Bij kamertemperatuur is dit een vaste stof die het beste is te vergelijken met kaarsvet. Dit product noemt men paraffine. De Fischer-Tropschsynthese is in de jaren ‘20 al door Duitse wetenschappers ontwikkeld.
  3. Hydrokraken/omzetten naar producten: De pure paraffine wordt met behulp van een katalysator en waterstof via hydrokraken ‘geknipt’ tot kortere koolwaterstofketens. Dit levert een reeks vloeistoffen met verschillende stroperigheden. Deze worden verder verwerkt tot transportbrandstoffen, smeermiddelen en chemische grondstoffen.

Bij Shell Amsterdam startte in 1982 de eerste GTL-proeffabriek die 3 vaten GTL per dag kon produceren (een vat is ongeveer 160 liter). Ongeveer tien jaar later, in 1993, startte in Bintulu in Maleisië Shells eerste commerciële GTL-fabriek waarvan de huidige capaciteit 14.700 vaten GTL-product per dag is. In 2011 startte in Qatar de reusachtige Pearl GTL-fabriek. Deze installatie vult een terrein van 1,5 km bij 1,5 km en is ‘s werelds grootste fabriek voor het omzetten van aardgas in synthetische koolwaterstoffen. Nadat het aardgas is schoongemaakt, maakt de installatie hier dagelijks 140.000 vaten synthetische GTL-producten. 

GTL en de energietransitie: groene waterstof samen met kooldioxide (CO2) in plaats van aardgas

Shell-onderzoekers in ETCA zetten nu hun jarenlange ervaring op het gebied van het GTL-proces in om te onderzoeken hoe dit proces een rol kan spelen in de energietransitie. Het GTL-proces kan in plaats van aardgas namelijk groene waterstof samen met kooldioxide (CO2) gebruiken als grondstof. In dit geval verandert alleen de eerste stap van het conventionele GTL-proces: synthesegas wordt niet gemaakt van aardgas en zuurstof, maar van waterstof en CO2. Dit synthesegas volgt vervolgens dezelfde stappen 2 en 3 als het conventionele GTL-proces.

Als groene energie in de vorm van elektriciteit (groene stroom) de enige energiebron is, noemen we het proces power-to-liquids (PTL). Een zogenoemde elektrolyser gebruikt de groene stroom om samen met water groene waterstof te maken. Naast waterstof is ook koolstof nodig: deze kan in de vorm van CO2 komen. Industriële installaties kunnen een bron van CO2 zijn, zoals een staal- of cementfabriek of raffinaderij. Hergebruik voorkomt uitstoot van deze CO2. Ook kan CO2 vanuit biogas komen, bijvoorbeeld bij de verwerking van reststoffen uit landbouw of waterzuivering tot groen aardgas. De zogenoemde Direct Air Capture technologie kan de CO2 kan ook uit de atmosfeer afvangen.

In het “hybride” GTL-PTL-proces wordt aardgas als grondstof niet geheel, maar gedeeltelijk vervangen door groene waterstof en CO2. Deze hybride vorm gebruikt voornamelijk groene stroom overdag in het geval van zonne-energie of tijdens periodes met veel wind in het geval van windenergie. En het gebruikt aardgas dan voornamelijk wanneer er geen groene stroom beschikbaar is. Dit betekent dat er met het hybride GTL-PTL-proces minder dure energieopslag nodig is in de vorm van batterijen of waterstofopslag dan bij het PTL-proces, waardoor de kosten lager zijn. Door de flexibiliteit van het groene element in het hybride GTL-PTL-proces en de lagere kosten is dit concept dichter bij commerciële haalbaarheid dan het PTL-proces.

De producten die voortkomen uit een hybride GTL-PTL-proces en een PTL-proces kunnen een belangrijke rol spelen in de energietransitie. Bijvoorbeeld diesel en kerosine, van oudsher uit aardolie of aardgas gemaakt, worden met dit vernieuwde concept uit groene stroom, water en CO2 gemaakt.

How it's made - Synthetische kerosine (GTL)

Titel: STCA – How it’s made – Synthetische Kerosine (GTL)
Lengte: 3:40 minuten
Omschrijving:
Video geeft een overzicht van hoe synthetische kerosine wordt gemaakt in het Shell Technology Center Amsterdam (STCA).
Video schetst het proces waarmee synthetische kerosine wordt gemaakt bij STCA. Er wordt uitgelegd hoe waterstofgas, samen met koolstofdioxide, wordt gebruikt om paraffine te maken, dat vervolgens wordt omgezet in kerosine.
STCA – How it’s made – Synthetische Kerosine (GTL)

[Achtergrondmuziek]
Zachte vrolijke achtergrondmuziek speelt gedurende de hele video.
[Video]
Er worden verschillende beelden getoond van voetgangers, vliegtuigen en snelwegen.
[Voice-over]
“De samenleving staat voor een grote uitdaging. We vervoeren onszelf en de goederen die we gebruiken door de lucht. Bevoorraden winkels per vrachtwagen.”

[Video]
Wasmiddel en een plastic tandenborstel worden getoond.
[Voice-over]
“Gebruiken producten uit fossiele grondstoffen voor bijvoorbeeld wasmiddelen, matrassen en cosmetica. Tegelijkertijd vragen we ons af of het op een schonere manier kan.”

[Video]
De buitenkant en binnenkant van het STCA-gebouw worden getoond, gevolgd door beelden van verschillende industriële apparaten en chemische testopstellingen.
[Voice-over]
“Dat onderzoeken we hier.
Zo experimenteren we bij Shell in Amsterdam met een nieuwe techniek voor het maken van duurzame brandstoffen voor onder meer de luchtvaart en grondstoffen voor alledaagse producten.
Zo gebruikt een proces dat oorspronkelijk fossiel aardgas als grondstof gebruikt nu koolstofdioxide, water en groene stroom om dezelfde producten te maken.
Laten we kijken hoe dat werkt.”

[Tekst in beeld]
Groene waterstof
[Animatie]
Een animatie laat de bouw van een waterstof molecuul, bestaande uit twee waterstof atomen, zien. Op de achtergrond zijn beelden te zien van zonnepanelen op het dak van de STCA en beelden van een windmolen.
[Voice-over]
“We beginnen met water en groene stroom. Daar maken we groene waterstof mee. We noemen waterstof groen als het met groene stroom van bijvoorbeeld windmolens of zonnepanelen wordt gemaakt.”

[Tekst in beeld]
Electrolyser
[Video]
Lange kabels worden getoond. Twee shell-medewerkers worden getoond die een machine bedienen die in een zeecontainer staat. Op een van de buizen op de machine staat een label met de tekst "waterstof".
[Voice-over]
“Via deze kabels gaat groene stroom van onze zonnepanelen de elektrolyser in. Hier komen stroom en water samen en splitsen we vervolgens het water in groene waterstof en zuurstof.”

[Video]
Er word een buis getoond die van de elektrolyser naar een hoog gebouw loopt.
[Voice-over]
“De groene waterstof gaat door deze leiding naar een grote proefinstallatie in deze hal.”

[Tekst in beeld]
Koolstofdioxide
[Animatie]
Een animatie laat de bouw van een koolstofdioxide molecuul zien. Het molecuul bestaat uit twee zuurstof atomen en één koolstof atoom. Op de achtergrond zijn beelden van gasflessen te zien.

[Voice-over]
“Vervolgens is er CO2 nodig. Dit is hergebruikte CO2. In gaspakketjes.”


[Video]
Er worden beelden getoond van de Shell-raffinaderij in Pernis, gevolgd door beelden van grazende koeien op een andere locatie.
[Voice-over]
“Dat komt onder andere hier vandaan. Onze raffinaderij in Pernis. En het mooie is; hergebruik van CO2 voorkomt extra uitstoot.
CO2 kan ook uit bijvoorbeeld een melkveehouderij komen.
Uit mest en andere organische reststoffen kun je biogas maken. Daar komt CO2 bij vrij. Dat is voor de bioboer een restproduct. Voor ons een grondstof.”

[Video]
Een control room met twee Shell-medewerkers wordt getoond. De schermen in de control room tonen verschillende grafieken en diagrammen. Vervolgens wordt een industrieel apparaat getoond.
[Voice-over]
“We hebben dus afgevangen CO2 en groene waterstof. Die twee brengen we bij elkaar in deze oven.”

[Tekst in beeld]
Syngas
[Animatie]
Een animatie laat zien hoe een koolstof dioxide molecuul één zuurstof atoom verliest. Daarna laat de animatie zien dat waterstof en koolstof dioxide samen syngas vormen. Op de achtergrond is een industriële installatie te zien.
[Voice-over]
“Door de hoge temperatuur ontstaat een chemische reactie. Daardoor verliest de CO2 een van de twee zuurstofatomen.
Het resultaat is een perfect gasmengsel van waterstof en koolstofmonoxide: Syngas”

[Video]
Een industrieel apparaat, bestaande uit veel verticale buizen, die meerdere verdiepingen hoog zijn, wordt getoond.
[Voice-over]
“Syngas, het gasmengsel van waterstof en koolstofmonoxide, stoppen we boven in deze installatie.”


[Video]
Er is een witte vaste stof te zien die uit een metalen opening aan het uiteinde van een pijp komt. Een Shell-medewerker, gekleed in een laboratoriumjas, breekt de stof met zijn handen in kleine stukjes en doet deze ter inspectie in een glazen beker. Een andere Shell-medewerker, gekleed in een laboratoriumjas, wordt getoond terwijl hij een metalen vat opent met daarin een witte poederachtige substantie.
[Voice-over]
“Daar wordt het samengevoegd met een katalysator. De katalysator houdt de moleculen in bedwang en zorgt ervoor dat de chemische reactie in de unit zo efficiënt mogelijk verloopt. Aan de onderkant komt het mengsel eruit als een witte was, dit noemen we paraffine. Dit kennen we ook als kaarsvet.”

[Video]
Een industrieel apparaat, met daarin een glazen fles, wordt getoond. Je ziet een heldere vloeistof in de fles druppelen. Een Shell-medewerker, gekleed in een laboratoriumjas, inspecteert met een zaklamp de binnenkant van het apparaat en de inhoud van de fles.
[Voice-over]
“Tot slot gaat de witte was in deze installatie. De katalysator in deze unit werkt als een soort schaar om de moleculen van de was in de gewenste lengte te knippen.”

[Video]
Een glazen fles wordt op een tafel gezet tussen enkele andere glazen flessen. Op het etiket op de fles staat " XTL Base oil XHVI-8". Vervolgens wordt een grotere glazen fles met het label "Synthetic Kerosine" getoond, gevolgd door een fles met het label "Shell GTL Norlam Paraffin 10-13, made from C02, Water and Renewable Power". Ten slotte wordt een plastic tandenborstel getoond.
[Voice-over]
“Afhankelijk van de ingestelde lengte van de resulterende moleculen, kunnen we van die was verschillende eindproducten maken. Op deze manier maakten we voor het eerst met CO2, water en groene stroom kerosine voor vliegtuigen, maar ook grondstoffen voor wasmiddelen, cosmetica, motorolie en kunststof.”

[Video]
Er worden beelden getoond van een KLM-passagiersvliegtuig waarbij brandstof wordt getankt, gevolgd door een beeld van de achterkant van de tankwagen. Op de achterkant van de vrachtwagen staat "Synthetische kerosine: de toekomst?"
[Voice-over]
“Begin 2021 vloog een passagierstoestel van KLM vanaf Schiphol op een mengsel met deze duurzaam geproduceerde synthetische kerosine. Een wereldprimeur.”


[Video]
Twee Shell-medewerkers, beiden gekleed in een laboratoriumjas, staan te praten tussen industriële apparaten. Vervolgens wordt een serie portretbeelden van Shell-medewerkers getoond.
[Voice-over]
“Technisch gezien kan het, maar er is nog veel werk aan de winkel om dit ook commercieel interessant te maken. Zo gaan we stap voor stap naar een wereld met netto nul uitstoot. Nieuwsgierig geworden? Lees meer over deze en andere innovaties waar Shell aan werkt op onze website.”
[Tekst in beeld]
www.shell.nl
[Animatie]
Het Shell-logo verschijnt op een witte achtergrond.
[Achtergrondmuziek]
Terwijl het Shell logo verschijnt is de Shell jingle (mnemonic) te horen.

Meer over GTL

Shell GTL Fuel

Vloeibare synthetisch dieselbrandstof, gemaakt van aardgas, verbrandt schoner dan conventionele van aardolie gemaakte diesel. Resulteert in een significante vermindering van lokale uitstoot en zwarte rook.

Gas-to-liquids

Our gas-to-liquids (GTL) technology uses natural gas instead of crude oil to make liquid fuels, base oils for lubricants and other high-quality products.