Van boom tot benzine

Van boom tot benzine

De toenemende uitstoot van CO2, de uitputting van fossiele bronnen en verschillende geopolitieke spanningen vormen belangrijke uitdagingen voor onze maatschappij. Om aan deze problematiek tegemoet te komen, is er een sterke nood aan duurzame alternatieven om fossiele bronnen te vervangen en zo de impact op het milieu te verkleinen. Een veelbelovende oplossing is het gebruik van biomassa.

Het koolstof-tijdperk

Fossiele bronnen (aardolie, aardgas en steenkool) zijn de dag van vandaag onmisbaar geworden voor onze geïndustrialiseerde samenleving en zijn economische groei. Ze leveren de brandstoffen waar we op rijden, de elektriciteit die we verbruiken, de plastic zakken waarmee we onze boodschappen doen en zoveel meer. Onze afhankelijkheid van deze bronnen is de laatste decennia echter sterk toegenomen met een enorme impact op het milieu tot gevolg. Bovendien dreigt uitputting ervan. Deze problemen hebben ertoe geleid dat wetenschappers een zoektocht zijn gestart naar het vinden van manieren om fossiele bronnen te vervangen door duurzame alternatieven. Het betreft hier bronnen die onuitputbaar en veel minder vervuilend zijn, zoals bijvoorbeeld zon, wind en biomassa.

Biomassa is overal rondom ons

Biomassa is een ruim begrip en kent tal van voorbeelden zoals plantaardige oliën, houtafval, maïs, suikerriet, eiwitten enz. Het is overvloedig aanwezig in onze omgeving en treedt bijvoorbeeld in het geval van hout, niet in competitie met de voedingsindustrie. Dit maakt het gebruik ervan als duurzame bron uitermate interessant. Op het gebied van samenstelling vormt hout een netwerk van suikers (cellulose en hemicellulose) en aromaten (lignine). Het is deze chemische samenstelling die toelaat om, door tussenkomst van de juiste processen, bepaalde componenten te synthetiseren zoals deze de dag van vandaag uit ruwe aardolie geproduceerd worden. Deze identieke componenten hebben het grote voordeel dat bestaande technologieën en infrastructuur inzetbaar blijven, wat de implementatie ervan op korte termijn vereenvoudigd.

Olieraffinaderij versus bioraffinaderij

Brandstoffen, plastics en verschillende chemicaliën worden vandaag geproduceerd uit ruwe aardolie. Dit is een complex mengsel van koolwaterstoffen dat gewonnen wordt door boringen in oliereservoirs, diep aanwezig onder het oppervlak van de aarde. De aardolie wordt opgepompt en getransporteerd naar olieraffinaderijen waar deze verder wordt gescheiden in verschillende basisstromen. Elk van deze fracties kan vervolgens verwerkt worden tot diverse (eind)producten. Een interessante fractie is de zogenaamde nafta fractie, een vloeistofmengsel van korte koolwaterstoffen. De toepassingen hiervan zijn wijdverspreid en kunnen algemeen opgedeeld worden in drie domeinen. In de eerste plaats kan nafta – vandaar ook de veelgebruikte naam ‘naft’ – omgezet worden in benzine. Een tweede toepassing van nafta is de productie van belangrijke plastics. Tot slot kunnen nafta-afgeleide componenten ook verwerkt worden in verzorgingsproducten, detergenten, nylon, ...

De bioraffinaderij produceert analoog aan de olieraffinaderij koolstofstromen, maar nu uit duurzame bronnen zoals biomassa. Met het oog op de omzetting van hout, dienen zowel de suikerfractie (cellulose en hemicellulose) als de aromaatfractie (lignine) in rekening gebracht te worden. Daar deze drie structurele componenten samen vervat zitten in één enkele matrix, vormt de omzetting van hout tot waardevolle fracties een grote uitdaging. Een veelbelovende oplossing is het scheiden van hout in zijn structurele componenten: cellulose, hemicellulose en lignine, die vervolgens elk afzonderlijk kunnen opgewaardeerd worden. Zo kan de cellulose fractie onder andere omgezet worden tot nafta.

Onderzoekers van het Centrum voor Oppervlaktechemie en Katalyse aan de KU Leuven zijn erin geslaagd om een technologie te ontwikkelen waarmee een cellulosepulp kan gewonnen worden uit hout - met behoud van de waardevolle aromaatfractie - om deze vervolgens in één enkele stap om te zetten in nafta. In alle opzichten is deze nafta identiek aan de fossiele stroom die verkregen wordt uit de olieraffinaderij. Bijgevolg kent deze groene nafta-stroom dezelfde brede waaier aan toepassingen of kortom: nafta met een groen label.

Een volledig duurzame cyclus

De vorming van CO2 is, net zoals in de hedendaagse olieraffinaderijen, ook in dit proces onoverkomelijk. Ook de verbranding van benzine tijdens het autorijden of de afvalverwerking van plastics gaat onherroepelijk gepaard met CO2-uitstoot. Een belangrijke troef in dit nieuw proces is dat hout net CO2 nodig heeft om via fotosynthese terug te groeien. De CO2 die gevormd wordt tijdens het proces kan dus aangewend worden om op korte termijn biomassa terug te produceren. Op die manier ontstaat een groene cyclus zonder ophoping van CO2 in de atmosfeer.

Besluit

De toenemende druk op het milieu alsook het uitputbaar karakter van fossiele bronnen vereisen nieuwe inspanningen van de mens. Een tweede aarde beginnen consumeren behoort vandaag niet tot de mogelijkheden. Een supertechnologie waarmee al deze problemen van de baan zijn, is ook niet voorhanden. Maar er zijn opties. Gaan winkelen met zakken van dennenhout of een auto die rijdt op koolwaterstoffen van een populier, is zo’n optie. Laat ons deze opties maximaal benutten en inzetten.