“We willen een alternatief voor diesel zijn”

Dit is een artikel van Europoort Kringen.

Het Delftse bedrijf Voyex heeft een totaalconcept ontwikkeld voor het opslaan, transporteren en ook het gebruik van waterstof voor zware mobiliteitstoepassingen. Centraal hierin staat een circulaire vloeistof die waterstof kan opnemen en afgeven. Volgend jaar wil Voyex een proeffabriek in bedrijf nemen.

Hoewel aan waterstof een belangrijke rol in de energietransitie wordt toegedicht, kleven aan het opslaan en transport ervan nog de nodige haken en ogen. Er zijn hiervoor diverse conventionele manieren, zegt directeur en oprichter Fabian Benschop van Voyex. “Je kunt waterstof op druk brengen tot 350 tot 700 bar, waarna je het als gas kunt transporteren in stalen of composieten cilinders. Daarnaast kun je waterstof koelen tot min 253 graden zodat het vloeibaar wordt. Dit heeft een hoge energiedichtheid, maar is energieintensief. Daarnaast kijken partijen naar het gebruik van poeders of metalen, die met waterstof een reactie aan kunnen gaan. Zeker in Rotterdam is er veel aandacht voor het gebruik van ammoniak.

Uit oogpunt van veiligheid, efficiency en emissies is dit ook niet ideaal. Verder is methanol een interessante optie, al is de beschikbaarheid van bio- of e-methanol wel een aandachtspunt. Daarbij komt dat bij verbranding van methanol CO2 vrij komt. Weliswaar kan dat klimaatneutrale CO2 zijn als die uit een bio- of e-bron komt, maar toch is het CO2.”

Betaalbare optie

Voyex heeft een oplossing bedacht voor het transport en de opslag van waterstof, waarvoor het een waterstofdrager (liquid organic hydrogen carrier (LOHC)) inzet. “Ons idee is om waterstof aan een vloeistof toe te voegen door middel van hydrogenatie en dit er weer aan te onttrekken door de-hydrogenatie. Zie de vloeistof als een batterij die je telkens weer opnieuw kunt inzetten. Wij hergebruiken de vloeistof”, aldus Benschop. De Delftse start-up is niet de enige wereldwijd die zich op LOHC’s richt. Zo zijn onder meer een Duits en Japans bedrijf bezig met de ontwikkeling van LOHC-technologieën. “In tegenstelling tot het gebruik van waterstofgas, ammoniak of vloeibare waterstof is het gebruik van onze vloeistof volkomen veilig.

Ons streven is de veiligheid van diesel te overtreffen. Daarbij komt het voordeel van de eenvoud. De vloeistof – het is een olie – kun je bij kamertemperatuur verpompen, net als een aardolieproduct. Tijdens de conversie, het transport en de opslag verliezen wij bovendien weinig energie, wat de energie-efficiency ten goede komt en het betaalbaar houdt.”

Warmte leveren

De hamvraag is natuurlijk welke vloeistof Voyex gebruikt voor de hydrogenatie en de-hydrogenatie. Benschop kan de naam echter niet noemen. “De patentaanvraag is nog niet rond. Het gaat om een bestaande, geregistreerde vloeistof die in kleine hoeveelheden in nichemarkten wordt gebruikt. Wij zullen deze vloeistof als eerste als waterstofdrager gaan inzetten”, zegt hij.

Het aan de vloeistof binden van waterstof zal volgens Benschop in een ‘raffinaderij-achtige fabriek’ worden gedaan, het liefst zo dicht mogelijk bij een waterstofbron. “In de fabriek gaat de waterstof een reactor in, waarin zich een katalysator en de vloeistof bevinden. Als die met elkaar in contact komen, bindt de waterstof zich aan de vloeistof. Als dat is gebeurd, kan de met waterstof geladen vloeistof – wij noemen dit LOHC-plus – de keten in.” Deze fabriek levert meer energie op dan dat die nodig heeft, legt Benschop uit. “Als je waterstof met de vloeistof bindt, ontstaat er aardig wat warmte tot 120 graden. Deze warmte kunnen wij leveren aan industriële afnemers of warmtenetten.

Het mooie is dat wij met een waterstofdruk van circa 30 bar werken, waardoor we direct kunnen aansluiten op electrolysers of midden- tot hogedruk-waterstofpijpleidingen. Wij hebben dus geen extra energie nodig om de waterstof op druk te brengen. Wij zijn bezig met de voorbereidingen voor de bouw van een pilotplant, waarvoor wij een beperkte elektriciteitsaansluiting nodig hebben. Dat helpt in deze tijden van netcongestie.”

Molecuulkeuze

Het idee van LOHC is zeker niet nieuw, zegt Benschop. “Wij waren bekend met deze techniek, die in de jaren zeventig is ontstaan. Naar ons idee moesten we alleen een vloeistof vinden die zich beter leent om als LOHC te worden ingezet. Daarop hebben wij een lijst met criteria opgesteld waaraan moleculen moeten voldoen om een goede waterstofdrager te zijn. Wij hebben wel tienduizenden stoffen geanalyseerd en stuitten uiteindelijk op deze vloeistof, die zeer gunstige karakteristieken heeft op het gebied van veiligheid, wateropslagcapaciteit, handling en benodigde energie.” De uitdaging van de gekozen vloeistof is echter dat die – zoals Benschop eerder aangaf – in een nichemarkt wordt gebruikt. Er is dus weinig van beschikbaar.

Daarom heeft Voyex ervoor gekozen de vloeistof zelf te gaan maken. “Wij gaan de vloeistof produceren. Het leuke daaraan is dat wij zelf de grondstoffen kunnen kiezen. Wij hebben gekozen voor gerecycled plastic en reststromen uit biomassa. Ons streven is om meer CO2 in de circulaire drager vast te leggen dan bij de productie ervan vrijkomt.”

Alternatief voor Diesel

Benschop heeft uitgelegd hoe de waterstof aan de vloeistof wordt gekoppeld, maar nog niet hoe deze later weer van elkaar worden gescheiden. “Onze techniek heeft unieke aspecten”, zegt hij hierover. “LOHC’s worden van origine ingezet om waterstof van mainport A – waar goedkope waterstof is – naar mainport B te transporteren, waar de waterstof wordt vrijgemaakt en bijvoorbeeld een pijpleiding in gaat. Onze ambitie is om de lat hoger te leggen. De met waterstof geladen vloeistof kan worden getankt door zware applicaties, zoals schepen, systemen op bouwplaatsen of vrachtwagens. We beogen dat het dehydrogenatiesysteem op de applicatie wordt geïnstalleerd. Op een schip betekent dit dat dit in de machinekamer plaatsvindt. Door de uitlaat van een schip verdwijnt normaal gesproken veel warmte uit de verbrandingsmotor. De warmte in de uitlaat heeft voldoende temperatuur om de waterstof aan de vloeistof te onttrekken, wat energetisch een substantieel verschil maakt. Door dit te doen, bieden wij een echt alternatief voor diesel. De waterstof-arme vloeistof kan, net als met statiegeld, weer worden ingeleverd.”

Passende plek

Voyex is in 2020 opgericht. Die jaren tot nu zijn benut voor het opschalen van de technologie van reageerbuisniveau tot aan de huidige kilo’s en liters. “Wij kunnen nu zelf de vloeistof maken, en stapsgewijs vergroten we ook de schaal waarop we hydrogeneren en de-hydrogeneren. In de tweede helft van volgend jaar willen wij een pilotplant opstarten, waar wij de techniek op grotere schaal kunnen uitrollen. Ons TRL [technology readiness level, red.] is nu 4-5; als de fabriek operationeel is kunnen wij TRL 7 bereiken. Dan willen wij 50 tot 100 ton vloeistof per jaar produceren en dagelijks zo’n 600 kilo waterstof hydrogeneren.

Tegen die tijd hebben wij tien systemen in het veld nodig die de brandstof gebruiken. Wij zijn nu de pilot-waardeketen aan het engineeren, de waterstof aan het sourcen, de budgetten aan het vaststellen en we werken aan de financiering. Aan een locatie hebben we ons nog niet gecommitteerd. Het is lastig een passende plek te vinden. Het liefst hebben wij een locatie waar waterstof beschikbaar is, waar ruimte is en de kans groot is om een milieuvergunning te verkrijgen.” Benschop zegt met de gemeente Rotterdam en het Havenbedrijf Rotterdam gesprekken te hebben gevoerd over een mogelijke vestiging in Merwe-Vierhavens. “Als chemisch bedrijf bleken wij echter niet goed in dit gebied te passen. Nu lopen er verkenningen via het havenbedrijf voor co-siting.”

Uitdagingen

Benschop zegt tevreden te zijn over wat tot nu toe is bereikt. “Eind 2020 hadden we alleen een vloeistof, waarna we met de technologieontwikkeling zijn begonnen. Hoewel hydrogenatie en dehydrogenatie uiteenlopende activiteiten zijn, hebben we toch superveel technologische stappen kunnen zetten. Als bedrijf zijn we ook gegroeid, naar negen mensen nu. We hebben mooie systemen in het lab gerealiseerd en een goede interactie met eindklanten en overheden. We hebben subsidies ontvangen en investeringen aangetrokken.” Dat neemt niet weg dat er nog voldoende uitdagingen liggen, erkent hij. Bijvoorbeeld op het gebied van de technologie, wat tijd en experimenten vergt. “Maar we hebben niet alleen technologische uitdagingen, ook moeten wij zoals gezegd nog een locatie vinden en de waterstof sourcen.

Daarnaast moeten we mensen, financiën en subsidie aantrekken. Al die zaken moeten met elkaar in balans zijn wil je stappen maken. Ik heb er geen twijfel over dat het ons gaat lukken.”