Duurzaamheid
Waterstof Opslaan – Is Lignine-gebaseerde Jetbrandstof het Antwoord?
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Waterstof laten Werken
Elektrificatie met batterijen is mogelijk niet voldoende om fossiele brandstoffen in transport te vervangen, met name in scheepvaart en luchtvaart. Hetzelfde geldt voor industriële processen die zeer hoge temperaturen vereisen. Zelfs met recente verbeteringen in batterijtechnologie is elektriciteit moeilijk op te slaan zonder zware of te grote batterijen.
Een al lange tijd overwogen alternatief is waterstof. Omdat groene waterstof kan worden geproduceerd uit hernieuwbare energie, zou het een goede manier zijn om groene stroom om te zetten in een dichte vloeibare brandstof.
Echter, groene waterstof blijft achter bij andere groene oplossingen om twee redenen: de productie van waterstof is duur, en de opslag van waterstof is moeilijk.
Het productieprobleem wordt vanuit verschillende hoeken aangepakt, los van de gebruikelijke waterelektrolyse, zoals bijvoorbeeld kunstmatige fotosynthese, microgolf & ceriumoxide, of nikkel-gebaseerde elektrolyse, met gebruik van metaalafval.
Opslag is een ingewikkelder probleem, omdat waterstof zeer vluchtig, brandbaar en moeilijk te bevatten is, aangezien het het kleinste mogelijke atoom is. Daarom is het belangrijk dat wetenschappers mogelijk een doorbraak hebben bereikt op dit gebied.
De onderzoekers van Washington State University, Pacific Northwest National Laboratory, University of New Haven en Natural Resources Canada hebben hun resultaten gepubliceerd in het International Journal of Hydrogen Energy, onder de titel “In-situ dehydrogenatie van lignine-gebaseerde jetbrandstof: Een nieuw en duurzaam vloeibaar organisch waterstofdrager”1.
Opslaan & Transporteren van Waterstof
Waterstofgas is een van de kleinste moleculen in het universum, bestaande uit slechts twee van de lichtste atomen in het periodiek systeem. Hierdoor heeft het een aantal eigenschappen die onwenselijk zijn voor een energiedrager:
- Lage dichtheid.
- Vluchtig en brandbaar.
- Moeilijk te bevatten, omdat het tussen de moleculaire bindingen van de container lekt.
Al deze aspecten van waterstof maken de opslag en het transport duur en technisch complex.
De neiging om met staal te reageren en het bros te maken helpt ook niet, omdat dit een gespecialiseerde waterstofleiding voor langeafstandstransport vereist, in plaats van het goedkopere pijpleidingsnetwerk dat voor aardgas wordt gebruikt.
Een idee om deze problemen te vermijden is om waterstof om te zetten in ammoniak, een vloeibare brandstof die veel gemakkelijker te hanteren is. Echter, dit vermindert de algehele efficiëntie van het proces. Een ammoniak-economie zou ook een eigen infrastructuur vanaf nul moeten opbouwen.
Lignine-gebaseerde Brandstof
Een nieuw alternatief dat door de onderzoekers wordt voorgesteld, is het gebruik van een experimentele brandstof op basis van lignine, een organisch polymeer dat in planten voorkomt. De brandstof werd ontwikkeld in het laboratorium van Pr Bin Yang en geanalyseerd met nucleaire magnetische resonantie (NMR) bij het Pacific Northwest National Laboratory.
Dit was eerder ontwikkeld en bewezen dat landbouwafval kan worden omgezet in duurzame vliegtuigbrandstof. Deze brandstofmix was bovendien energie-dichter dan op fossiele brandstoffen gebaseerde producten, en verminderde ook de vervuiling door de aromatische moleculen (koolstofcycli) die normaal aan vliegtuigbrandstof worden toegevoegd, te vervangen.
Ligninebrandstof die Waterstof Draagt
Het nieuwe onderzoek heeft aangetoond dat deze lignine duurzame vliegtuigbrandstof kan worden gebruikt als waterstofdrager, zonder energieverspillende chemische veranderingen zoals bij de productie van ammoniak.
Het werkt door de lignine jetbrandstof (LJF) de waterstofatomen die erin zitten (mono-, di- en tricyclohexylalkanen) te laten vrijgeven wanneer deze wordt blootgesteld aan platina-nanodeeltjes op kristallijn aluminosilicaat.
De onderzoekers noemden dit proces Lignine Jetbrandstof-gebaseerde Vloeibare Organische Waterstofdrager (LJF-HyC).
Het deel van de lignine jetbrandstof dat waterstof draagt, werd volgens nucleaire magnetische resonantie (NMR) geschat op 18,5% van het totaal.
“Deze nieuwe, op lignine jetbrandstof gebaseerde technologie zou efficiënte, hoog-dichte waterstofopslag in een gemakkelijk hanteerbare duurzame vliegtuigbrandstof kunnen mogelijk maken, waardoor de noodzaak voor onder druk staande tanks voor opslag en transport wordt geëlimineerd.”
Gebruik van Bestaande Infrastructuur
Wat dit proces interessant maakt, is dat er al een enorme infrastructuur bestaat voor het vervoeren van jetbrandstof en andere vergelijkbare vloeibare brandstoffen. Dus, in plaats van te proberen zuivere waterstof op te slaan en te transporteren, kan LJF worden gebruikt om waterstof van punt A naar punt B te vervoeren.
Het kan ook gemakkelijk worden gebruikt om waterstof op te slaan, aangezien de opslag van jetbrandstof algemeen en economisch is.
“Deze innovatie biedt veelbelovende kansen voor compatibiliteit met bestaande infrastructuur en economische haalbaarheid voor schaalbare productie.
Het zou kunnen helpen een synergetisch systeem te creëren dat de efficiëntie, veiligheid en ecologische voordelen van zowel duurzame vliegtuigbrandstof als waterstoftechnologieën verbetert.
Voor de onderzoekers is de volgende stap het doel om een AI-gedreven katalysator te ontwerpen die de waterstofreacties verbetert en voltooit, waardoor ze efficiënter en kosteneffectiever worden.
Waterstofbedrijf
PLUG Prijsgrafiek
Plug Power (PLUG ) is een leider in groene waterstof, met een focus op brandstofcellen. Opmerkelijk is dat haar brandstofcellen meer dan 40.000 heftrucks aandrijven, met een omzet die sinds 2013 achtvoudig is gestegen. Het bedrijf is ook actief in het bouwen van waterstofinfrastructuur zoals waterstofproductie, logistiek, grootschalige energieopwekking en leveringen.
Bron: Plug Power
Het bedrijf streeft naar schaalvergroting om de productiekosten te verlagen van $10/kg naar $4/kg, terwijl de productie in 2027 veertienmaal wordt vermenigvuldigd.
Bron: Plug Power
Door enorme investeringen om de productiecapaciteit sinds 2020 negentienmaal te vergroten, is het bedrijf nog niet winstgevend. Dit heeft geleid tot bijna een verdubbeling van de omzet van het begin tot het einde van 2023. Het grootste deel van de huidige en verwachte zaken wordt verwacht uit Noord-Amerika te komen.
Het bedrijf ziet haar oplossingen als een directe mobiliteitsbrandstof of als een aanvulling op elektrische voertuigen, omdat waterstof de druk op het net tijdens piekladen van EV’s kan verminderen, die niet overeenkomt met de productietijden van hernieuwbare energie gedurende de dag.
Bron: Plug Power
Als grote producent van brandstofcellen zou Plug Power sterk profiteren van een verschuiving naar een waterstofgebaseerde economie. Het verschijnen van een goedkope en veilige waterstofdrager zou de economie van het gebruik van waterstof als brandstofbron radicaal verbeteren.
Daarom is Plug Power een goede aandeel om in te zetten op een algemene verschuiving naar waterstof, met een groeiende vraag naar haar brandstofcellen telkens wanneer een goedkopere methode om waterstof te produceren, op te slaan of te transporteren wordt uitgevonden.
Studieverwijzing:
1. Andrew S. Lipton et al. (2025) In-situ dehydrogenatie van lignine-gebaseerde jetbrandstof: Een nieuw en duurzaam vloeibaar organisch waterstofdrager. International Journal of Hydrogen Energy Volume 98, 13 januari 2025, pagina’s 1275-1282
