FReSMe-project zet methanol uit hoogovengassen in als scheepsbrandstof

Door: Redactie - 24 juni 2021 |

Het vijf jaar durende project ‘From Residual Steel Gases to Methanol’ (FReSMe) is succesvol afgerond. Het project is door een consortium van elf bedrijven, waaronder de Nederlandse bedrijven TNO, Kisuma, Array en Tata Steel, uitgevoerd. Door de integratie van verschillende technologieën, zoals CO2-opvang, elektrolyse voor waterstofproductie en geavanceerde methanolreactoren werd het mogelijk om hoogovengassen te hergebruiken.

Hoogovengas

Staalproductie zorgt voor zes tot acht procent van de wereldwijde emissies. De primaire staalproductie is een zeer efficiënt proces, maar per ton geproduceerd staal wordt er tussen 1,6 en 2 ton CO2 uitgestoten. Daarom heeft de Europese Commissie de staalsector aangewezen als een van de belangrijkste sectoren voor technologisch onderzoek en innovatie, met als doel efficiënte en koolstofarme industriële processen te ontwikkelen. Het FReSMe-project bouwt voort op de successen van twee eerdere projecten, STEPWISE en MefCO2, om schaalbare en concurrerende technologie voor koolstofopvang en -benutting te ontwikkelen.

Koolstofarm methanol uit hoogovengassen

Na bijna vijf jaar onderzoek en een succesvolle testcampagne heeft het consortium haar laatste belangrijke mijlpaal bereikt. Op 22 juni 2021 kon de veerboot Stena Germanica tussen Göteborg en Kiel varen op koolstofarm methanol, geproduceerd uit hoogovengassen. Deze demonstratie viel samen met het slotevenement van het FReSMe-project, waar de belangrijkste onderzoeksresultaten werden gepresenteerd aan een breed publiek. Vertegenwoordigers van de Europese Commissie, plaatselijke autoriteiten uit Luleå (Zweden), waar de pilot was uitgevoerd, genodigden uit de academische wereld en het bedrijfsleven waren aanwezig.

Van hoogovengas naar scheepsbrandstof

Tijdens de pilot werd 25 ton methanol met lage emissies geproduceerd uit 570.000 m3 hoogovengas, afkomstig van een nabijgelegen staalfabriek. De methanol werd vervolgens in IJsland gedestilleerd om te voldoen aan de strengste kwaliteitsnormen voor gebruik als scheepsbrandstof. Dit resultaat opent deuren voor verdere schaalvergroting van koolstofarme technologieën om zowel staal als methanol te produceren met een gering effect op het klimaat.

Impact op het klimaat verminderen

Elf bedrijven hebben zich aangesloten bij het FReSMe-project met als doel de impact van het staalproductieproces op het klimaat te verminderen. Dit gebeurde dankzij de betrokkenheid van de Europese Commissie om een groenere en duurzamere toekomst te creëren.

STEPWISE-technologie van TNO

Het FReSMe-concept maakt gebruik van de STEPWISE-technologie, ontwikkeld door TNO. Op deze manier kan CO2 in het hoogovengas op een zeer energie-efficiënte manier opgevangen worden en tegelijkertijd een waterstofrijke stroom produceren. Zowel CO2 als waterstof worden gebruikt om waardevolle methanol te produceren met behulp van de eigen technologie van Carbon Recycling International. Daarnaast maakt FReSMe gebruik van groene waterstof. Deze wordt door waterelektrolyse geproduceerd om het CO2-gebruik te maximaliseren, terwijl overtollig opgevangen CO2 getransporteerd en opgeslagen wordt om de staalproductie koolstofvrij te maken.

Toepassing in bestaande staalfabrieken

De in het project ontwikkelde technologie is zeer schaalbaar en kan in bestaande staalfabrieken worden toegepast. Daarbij levert de verkoop van methanol een aantrekkelijke business case voor staalproducenten op. Methanol is namelijk een zeer veelzijdige chemische stof die voor diverse doeleinden gebruikt kan worden. Eén hiervan is als schone scheepsbrandstof ter vervanging van fossiele brandstoffen, zoals in de ferry Stena Germanica, die Göteborg verbindt met Kiel.

25 ton methanol

Het project ging in november 2016 van start en de testfabriek, gevestigd in de SWERIM-faciliteiten naast de SSAB-staalfabriek in Luleå in Zweden, produceerde 25 ton methanol uit door SSAB geleverd hoogovengas.

Terugdringen fossiele brandstoffen

De toepassing van deze geavanceerde technologie voor CO2-opvang en methanolproductie is een mijlpaal in de koolstofvermindering van sectoren die moeilijk af te remmen zijn, zoals de staalproductie. Methanol biedt een grote kans om het gebruik van fossiele brandstoffen terug te dringen in bijvoorbeeld het langeafstandsvervoer over zee, waar elektrische aansturing niet haalbaar is. FReSMe zorgt voor een sterke relatie tussen verschillende industriële sectoren en draagt bij aan het plan voor koolstofvermindering van de Europese Unie.

Over het consortium

Het FReSMe-consortium bestaat uit elf Europese partners:

i-deals (Spanje) is de strategie-adviesafdeling van everis, een NTT Data bedrijf. i-deals leidt de coördinatie, verspreiding en exploitatie van de projectresultaten.
TNO (Nederland) heeft de STEPWISE-technologie ontwikkeld, gebaseerd op het SEWGS (Sorption Enhanced Water Gas Shift) -proces, voor het opvangen van CO2 uit hoogovengassen. Waterstof wordt geproduceerd uit het waterstof-/moleculaire stikstofproduct door stikstof-afstotingsmembraanzuivering, waarna het wordt gebruikt voor methanolsynthese.
Kisuma Chemicals (Nederland) is toonaangevend op het gebied van materialen op basis van hydrotalciet, die worden gebruikt als sorptiemiddel in de SEWGS-opvangeenheid.
Array Industries (Nederland) is toonaangevend op het gebied van emissiebeheersingstechnologieën en levert gasconditioneringseenheden voor CO2 en waterstof.
Tata Steel (Nederland) is een van de grootste staalproducenten ter wereld en levert zijn expertise voor de validatie, opschaling en integratie van technologie in
SWERIM (Zweden) is een instituut voor metaalonderzoek dat zijn testfaciliteiten ter beschikking stelt voor de testfabriek van FReSMe.
Carbon Recycling International (CRI) (IJsland) is toonaangevend op het gebied van “power to methanol”-technologie, waarbij CO2 en waterstof worden gebruikt om methanol te produceren voor brandstoftoepassingen, groenere chemicaliën en producten.
Nationaal Instituut voor Chemie (NIC) (Slovenië) is verantwoordelijk voor de procestechniek, het ontwerp van reactoren en reactoreenheden en de modellering van processen op meerdere schalen.
Politecnico di Milano (Italië) voert de techno-economische beoordeling en de levenscyclusanalyse uit om de milieueffecten van de FReSMe-technologie te beoordelen.
SSAB (Zweden) is een van de belangrijkste Europese fabrikanten en levert hoogovengas vanuit haar fabriek in Luleå, die grenst aan de testfabriek van FReSMe.
Stena Rederi (Zweden) is een van de grootste veerbootbedrijven en pionier op het gebied van methanol als scheepsbrandstof. De emissiearme methanol die door FReSMe is ontwikkeld, werd getest op de veerboot Stena Germanica.