Biobrandstoffen voor de toekomst

Er komen nieuwe regels die betrekking hebben op grote doelstellingen zoals Net Zero Carbon, en ook incrementele updates die in de loop van de tijd tot veranderingen leiden. In het VK zijn bijvoorbeeld maatregelen genomen om het gebruik van 'rode' offroad-diesel (verantwoordelijk voor hoge NOx- en PM10-emissies) in verschillende sectoren, waaronder de bouwsector, te beperken.1

Deze wijzigingen bieden bedrijven de mogelijkheid om hun brandstofkeuzes nader te bekijken en na te gaan welke opties ze in staat stellen om zowel aan de regels als kostenefficiënt te blijven voldoen. In dit artikel onderzoeken we de schonere verbrandingsalternatieven die hun aandacht trekken, met een focus op vloeibare biobrandstoffen.

Momenteel zijn biobrandstoffen zoals bio-ethanol voor benzinemotoren en biodiesel voor dieselmotoren de meest gebruikte brandstofalternatieven. Deze kunnen worden gebruikt als component in standaardbrandstoffen, die doorgaans tussen de 5 en 30% van het totale volume uitmaken (afhankelijk van de wettelijke vereisten) of kunnen zelfs als enige brandstof worden gebruikt.

Bio-ethanol kan worden gebruikt in de vorm van alcohol, die is afgeleid van gefermenteerde suiker of zetmeel. Het kan ook worden omgezet in ETBE (Ethyl-Tert-Butyl-Ether), wat de verbrandingscapaciteit verbetert en de compatibiliteit met pijpleidingen en motoren verbetert in vergelijking met ethanol.

Biodiesel bestaat daarentegen uit vetzuuresters, die worden verkregen door plantaardig of dierlijk vet te laten reageren met een alcohol om eigenschappen te verkrijgen die vergelijkbaar zijn met die van diesel. Het is ook mogelijk om dergelijke oliën en vetten te hydrobehandelen om hydrotreated vegetable oil (HVO) te verkrijgen, een alternatieve brandstofoplossing die volledig voldoet aan de vereisten van de Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO) en daarom kan worden gebruikt als 100% drop-in brandstof.2

Drie generaties innovatie

Biobrandstoffen van de eerste generatie worden geproduceerd uit eetbare grondstoffen zoals rode biet, maïs, tarwe en suikerriet voor bio-ethanol of raapzaad, zonnebloem, soja en palm voor biodiesel. Het nadeel van deze eetbare grondstoffen is dat ze ook nodig zijn voor de voedselvoorziening. Deze zorg heeft geleid tot de ontwikkeling van biobrandstoffen van de tweede generatie op basis van niet-eetbare grondstoffen, zoals lignocellulosebiomassa en gewasafvalresiduen.

Recentelijk hebben we de komst gezien van biobrandstoffen van de derde generatie. Deze kunnen worden geproduceerd uit algen — micro-organismen die zonlicht, water en koolstofdioxide via fotosynthese omzetten in energie.

Een van de grote voordelen van algen is dat ze weinig input nodig hebben om een productieopbrengst van meer dan 30 keer meer energie per hectare te verkrijgen dan kan worden bereikt met biobrandstofgewassen van de tweede generatie. Om nog maar te zwijgen over het feit dat voedselverspilling momenteel in de schijnwerpers staat. Je hebt misschien wel een paar blogposts gelezen over het omzetten van gebruikt chipvet in met waterstof behandelde plantaardige olie (HVO), maar tot nu toe wordt er gezocht naar een betrouwbare, consistente bron van ethisch verkregen grondstoffen.

Elk brandstofalternatief heeft zijn eigen unieke eigenschappen om tegemoet te komen. Bio-ethanol kan bijvoorbeeld motorolie verontreinigen door bio-ethanolverdunning tijdens het gebruik van de motor. Dit verslechtert het vermogen van de olie om de motor te beschermen tegen hoge wrijving, slijtage, corrosie en slib, wat op zijn beurt kan leiden tot motorstoringen. Bovendien verandert het toevoegen van bio-ethanol aan benzine de eigenschappen ervan, wat leidt tot corrosie van de brandstofinjector en de elektrische brandstofpomp, of problemen bij het starten van de motor bij koude weersomstandigheden.3

Biodiesel kan ondertussen zorgen voor verstopping van het brandstoffilter en interne en externe afzettingen op de injector achterlaten, wat ook kan leiden tot problemen met de koude start. Gelukkig zijn er nu tal van oplossingen voor motorolie en brandstofadditieven op de markt die zijn ontworpen om deze effecten te beperken.

Waar liggen de groeikansen van biobrandstoffen nu? Als het op bio-ethanol aankomt, behoudt Brazilië zijn positie als wereldwijde bron van suikerrietgrondstoffen, terwijl China en India twee belangrijke groeimarkten zijn waar experts op korte termijn naar zullen kijken.4 Ondertussen zal de groeiende HVO-productie in Singapore en de Verenigde Staten naar verwachting verantwoordelijk zijn voor meer dan de helft van de voorspelde stijging van de biodieselproductie. 5

Andere schonere brandstoffen om op te letten zijn onder meer:

• Liquefied Natural Gas (LNG), , dat bekend staat voor toepassingen in de automobielsector en nu aan populariteit wint in industrieën zoals de scheepvaart: het zwavelgehalte van 0% is volledig afgestemd op de zwavellimiet van 2020 die is ingesteld door de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) .7

• Waterstof wordt ook beschouwd als een schone brandstof, omdat bij verbranding water maar geen CO2 wordt uitgestoten. Als zodanig is het nuttig voor verbrandingsmotoren, maar ook voor de brandstofcellen die worden gebruikt in elektrische voertuigen. De uitdaging is om het toegankelijk te houden, dus kijken innovators naar manieren om opslag aan boord van voertuigen mogelijk te maken en overwegen hoe ze een geschikt tanknetwerk kunnen ontwikkelen.

1. https://www.gov.uk/government/publications/reform-of-red-diesel-entitlements/reform-of-red-diesel-and-other-rebated-fuels-entitlement2. https://www.ifpenergiesnouvelles.com/issues-and-foresight/decoding-keys/renewable-energies/what-future-biofuels3

.

Food Technology Biotechnol. 2018 september; 56 (3): 289—311 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC62330104. https://www.iea.org/reports/renewables-2020/transport-biofuels5 .

Ibid.

6. https://www.imo.org/en/MediaCentre/HotTopics/Pages/Sulphur-2020.aspx