De vervuilende diesel waarop zware vrachtwagens rijden, kan vervangen worden door een schone, synthetische brandstof. Bij afstanden boven de 550 kilometer scoort die brandstof qua milieu-impact gunstiger dan elektrisch aangedreven trucks. Groot voordeel van de synthetische brandstof is dat de bestaande infrastructuur van tankstations, en ook de bestaande truckmotoren, niet aangepast hoeven worden. Dat schrijft een groep Duitse en Zwitserse wetenschappers in Nature Energy.
Het schoner maken van het transport is een van de uitdagingen van deze tijd. Ongeveer 15 procent van alle uitgestoten broeikasgassen is afkomstig van de transportsector. Ze draagt daarnaast voor een belangrijk deel bij aan luchtvervuiling, via de uitstoot van roet en stikstofoxiden – die laatste kunnen, eenmaal in de lucht, deeltjes vormen en daar bijdragen aan de vorming van fijnstof.
Personenauto’s zullen de komende decennia naar verwachting overschakelen van de verbrandingsmotor op elektrische aandrijving. Dat vraagt wel een heel nieuwe infrastructuur van laadpalen en -stations. Maar voor zware trucks, schepen en vliegtuigen is dit geen optie, omdat de benodigde batterij veel te zwaar zou zijn. Daarom zoeken deze sectoren naar andere alternatieven. „En die moeten aan allerlei eisen voldoen”, zegt André Bardow, hoogleraar energie- en processysteemtechniek aan de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich en coördinerend auteur van de publicatie. Zo’n nieuwe brandstof moet klimaatneutraal zijn, zo weinig mogelijk roet en stikstofoxiden uitstoten, en de technologie moet liefst snel zijn op te schalen. „Onze brandstof voldoet aan alle drie”, zegt Bardow.
Weinig zuurstof
De technologie die de ingenieurs gebruikten voor de productie van hun truckbrandstof is de Fischer-Tropschsynthese, begin vorige eeuw ontwikkeld door de Duitse chemici Franz Fischer en Hans Tropsch. Hierbij wordt een koolstofhoudend materiaal verbrand, met weinig zuurstof. Er ontstaat dan syngas, een mengsel van koolmonoxide en waterstof. Van dit syngas zijn synthetische koolwaterstoffen van verschillende lengtes, en met verschillende eigenschappen te maken.
Bardow legt uit dat er bij Fischer-Tropschsynthese vaak twee soorten verbindingen ontstaan. Alkanen, dat zijn ketens van koolstofatomen die met enkele bindingen aan elkaar vastzitten. En olefinen, die ook dubbelgebonden C-atomen hebben. „Normaal wil je die olefinen liefst niet, want dan is je verbranding minder schoon”, zegt Bardow. Daarom wordt de synthese zo afgesteld dat er zo min mogelijk olefinen bij ontstaan. Maar in dit geval wilden de onderzoekers die verbindingen juist. Zij stelden het proces zo af dat er een mix van alkanen en olefinen werd gevormd. De olefinen werden daarna omgezet in alcoholen. „Die alcoholen leveren je de zuurstof waarmee je roet en stikstofoxiden kunt killen”, zegt Bardow.
In tests met een truckmotor bleek er bij gebruik van de synthetische brandstof 55 tot 70 procent minder roet vrij te komen dan bij gebruik van diesel. De uitstoot van stikstofoxiden lag zo’n 35 procent lager.
Als bron voor koolstof gebruikten ze biomassa of CO2, die uit de lucht kan worden gezuiverd. Vaak wordt gezegd dat biomassa klimaatneutraal is. Want een plant legt dezelfde hoeveelheid CO2 vast die later bij de verbranding van de brandstof weer vrijkomt. Maar dat klopt niet helemaal, want het proces van het maken van de synthetische brandstof kost energie. „Daarom schrijven we dat we met deze brandstof richting klimaatneutraal gaan”, zegt Bardow.
Een bekend procédé
Ook testten ze de mogelijke aantasting van rubberen slangen door de brandstofmix. „In Duitsland heeft de E10-brandstof veel discussie losgemaakt, omdat bij sommige automerken slangen en afdichtingen erdoor werden aangetast.” Ze komen erop uit dat een mengsel met 20 tot 40 gewichtsprocent aan alcoholen het best werkt.
Volgens Bart Somers, universitair hoofddocent interne verbrandingsmotoren en duurzame brandstoffen aan de Technische Universiteit Eindhoven, is het een groot voordeel dat de onderzoekers een bekend procédé hebben gebruikt, waarmee sommige grote brandstofproducenten (zoals Shell) al synthetische brandstof maken. „Je kunt allerlei mooie dingen verzinnen, maar als het niet snel op grote schaal te ontwikkelen is, dan komt het als mosterd na de maaltijd”, zegt Somers, die niet bij de studie betrokken was.
Met het Twentse bedrijf BTG heeft hij ook gewerkt aan een alternatief voor diesel, op basis van zogeheten pyrolyse-olie. Het heeft dezelfde voordelen, zegt hij. Een bekende, schaalbare techniek, met lage emissies van roet en stikstofoxiden. „Maar een pilotfabriek kost al gauw honderden miljoenen euro’s. Daarvoor heb je een bedrijf met heel veel geld nodig. Of een overheid die erin durft te investeren.”
