Methaan beheren – van het delven van Bitcoin tot het maken van duurzame vliegtuigbrandstof

Methaan van een klimaatbom veranderen in een hulpbron

Methaan (CH₄), het hoofdbestanddeel van aardgas, is een broeikasgas (BKG) 28x krachtiger dan CO2. Methaanemissies kunnen dus de opwarming van de aarde op korte termijn versnellen. Het enige “goede nieuws” is dat het 12 jaar meegaat in de atmosfeer in plaats van eeuwen voor CO2.

Maar zelfs als het uiteindelijk in de bovenste lagen van de atmosfeer wordt vernietigd, veroorzaakt het nog steeds een broeikaseffect doordat het wordt omgezet in CO2.

De uitstoot van methaangas is dus even belangrijk, zo niet belangrijker dan de uitstoot van CO2 als het om het klimaat gaat, waardoor het een van de belangrijkste broeikasgassen is.

Bron: EPA

Methaan wordt uit vele bronnen geproduceerd, waarvan vele rechtstreeks verband houden met menselijke activiteiten.

De eerste is fossiele brandstof, met aardgaslekken als primaire bron, maar ook lekken uit kolenmijnen en olievoorraden.

Een andere is de landbouw, die plaatsvindt wanneer organisch materiaal fermenteert in afwezigheid van zuurstof. Dit gebeurt meestal in het spijsverteringsstelsel van herkauwers zoals runderen, schapen en geiten (enterische fermentatie). Het kan echter ook voorkomen in ondergelopen rijstvelden en in elke hoop organisch materiaal met een slechte zuurstofvoorziening.

Een andere belangrijke bron ten slotte zijn stortplaatsen, vol met begraven organisch materiaal dat uiteenvalt in methaan. Afvalwaterstations zijn een andere vergelijkbare bron van organisch materiaal die, als ze met rust gelaten worden, biogas zouden produceren.

Bron: EPA

Methaan zou een nog groter probleem kunnen zijn vanwege ‘vuurijs’, een vorm van stevig bevroren methaan (methaanhydraten) dat in de diepe oceaan wordt aangetroffen, evenals door methaanafzettingen die opgesloten zitten in ijs in het noordpoolgebied.

De opwarming van het klimaat zou deze natuurlijke voorraden methaan kunnen destabiliseren, wat kan leiden tot meer emissies, wat kan leiden tot meer opwarming, wat kan leiden tot meer destabilisatie, in een catastrofale feedbackloop. We hebben dit onderwerp nader besproken in “Het beheer van methaan kan van cruciaal belang zijn voor het behalen van de klimaatdoelstellingen: waar komt het vandaan en wat wordt er aan gedaan?'.

Maar dit mag niet allemaal kommer en kwel zijn. Methaan is een waardevolle energiebron en een krachtige bron van organisch materiaal dat voor industriële doeleinden kan worden gebruikt.

Een onlangs ontdekte nieuwe methode zou zelfs kunnen helpen om methaan uit stortplaatsen om te zetten in duurzame vliegtuigbrandstof.

Van afval tot vliegtuigbrandstof

Een belangrijk probleem bij het gebruik van biogas is dat hiervoor een van de twee opties nodig is:

1. Het bouwen van een uitgebreid pijpleidingennetwerk om het naar industriële en stedelijke centra te brengen om aardgas uit fossiele brandstoffen te vervangen.
2. Zoek een manier om het ter plaatse te gebruiken.

Deze beperking komt doordat biogas zeer vluchtig is en in die vorm niet gemakkelijk over lange afstanden kan worden getransporteerd. Het is een heel andere koolwaterstof met langere ketens (zoals olie) die gemakkelijk te transporteren is in een dichtere vloeibare vorm.

Tegelijkertijd zijn sommige economische sectoren zeer moeilijk koolstofvrij te maken, zoals de luchtvaart, die nog steeds voor 100% afhankelijk is van vloeibare koolwaterstoffen om brandstof te leveren die compact genoeg is om vluchten aan te drijven.

Het zou dus heel logisch zijn om biogas op stortplaatsen en afvalwaterstations te verzamelen en er waardevolle vliegtuigbrandstof van te maken.

We hebben biogas en hoe het momenteel wordt gebruikt in detail besproken in ons artikel “Koolstofneutraal biogas – Top 5 biomethaanaandelen '.

Plasma voor de productie van vliegtuigbrandstof

Onderzoekers van de Universiteit van Sydney, Australië, en de Xi'an Jiaotong Universiteit in China hebben een manier ontdekt om een ​​methode te verbeteren die methaan gebruikt, genaamd atmosferisch niet-thermisch plasma (NTP). Een groot voordeel van deze methode is dat CO2 en methaan kunnen worden omgezet in bruikbare koolwaterstoffen bij kamertemperatuur, waardoor het benodigde kapitaal en de complexiteit van het project drastisch worden verlaagd.

Het probleem met NTP is dat het alleen zeer eenvoudige koolwaterstofverbindingen kan produceren, zoals mierenzuur (HCOOH), ethanol (CH3CH2OH), isopropanol (CH3CHOHCH3) en azijnzuur (CH3COOH).

In een wetenschappelijke publicatie getiteld “Long-Chain Hydrocarbons from Nonthermal Plasma-Driven Biogas Upcycling”, gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society, kondigden de onderzoekers aan dat ze erin geslaagd zijn complexere koolwaterstoffen te genereren met behulp van de NTP-methode.

Bron: JACS

Ze ontdekten dat als je NTP gebruikt op een gasmengsel dat rijk is aan methaan en arm aan CO2, het eindresultaat veel complexere koolwaterstoffen bevat. Het levert ook gasvormige producten op, voornamelijk syngas (H2 en CO), evenals alcoholen en zuren in de vloeibare fase.

Syngas is de primaire grondstof voor vrijwel de gehele petrochemische industrie. Zuurstofrijke producten, zoals alcoholen en carbonzuren, kunnen ook worden omgezet in verzadigde koolwaterstoffen met lange keten.

Bron: JACS

Het grootste deel van het methaan (biogas) uit stortplaatsen kan dus worden omgezet in petrochemische grondstoffen en vloeibare koolwaterstoffen met lange keten die worden gebruikt om vliegtuigbrandstof te produceren.

Efficiënt en groen proces

De kers op de taart is dat de onderzoekers door het beheersen van de concentratie methaan de samenstelling van het eindproduct wisten te beheersen.

Het proces kan dus verder worden verfijnd om precies de koolwaterstof te verkrijgen die we nodig hebben om koolstofneutrale vliegtuigbrandstof te produceren uit methaanemissies.

Omdat NTP onder atmosferische omstandigheden een plasma creëert, is er geen hitte of druk nodig. Dit vermindert de energiebehoefte drastisch, wat betekent dat het proces volledig kan worden aangedreven door hernieuwbare energiebronnen.

Het einde van methaanafval

Dit nieuwe gebruik van plasma om methaan om te zetten in vliegtuigbrandstof is een van de vele innovaties die methaan willen gebruiken dat tot nu toe werd verspild.

Een ander voorbeeld van een dergelijke innovatie is hoe afvalmethaan ook wordt gebruikt om Bitcoin te delven. Dit is vooral relevant voor methaan uit bronnen zoals afgelegen oliebronnen of kolenmijnen. Dit type methaan wordt meestal afgefakkeld, waarbij de energie wordt verspild en een groot deel van het methaan onverbrand de atmosfeer in gaat.

Dit laat zien hoe kortetermijnkritiek op innovaties, zoals het energieverbruik van Bitcoin en cryptocurrency, of de onmogelijkheid om vliegtuigbrandstof ‘groen’ te maken, vaak kortzichtig is en geen rekening houdt met de mogelijkheid van synergie tussen nieuwe technologieën.

Bedrijven die methaan gebruiken

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane is gespecialiseerd in het opwaarderen van biogas, of het proces van het toevoegen van biogasopwekking aan bestaande faciliteiten zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties of stortplaatsen. Met wereldwijd 140 geïmplementeerde systemen is het de nummer 1 in de branche.

Bron: Greenlane

Greenlane ligt veel voor op de concurrentie als het gaat om het totale volume aan biogas dat met zijn machines wordt geproduceerd, zelfs vóór industriële giganten als Air Liquid. Het is ook vermeldenswaard dat, afgezien van Air Liquid en Wartsila (waarvoor biogas slechts een klein deel van de totale activiteit uitmaakt), de grootste concurrenten van Greenlane, zoals Prodeval, DMT of Bright biomethaan, niet openbaar worden verhandeld.

Bron: Greenlane

Het bedrijf biedt drie verschillende technologieën voor de productie van biogas (membranen, waterwassing en PSA-Pressure Swing Adsorption), die het beste passen, afhankelijk van de lokale omstandigheden en grondstoffen. Hierdoor kunnen verontreinigende stoffen zoals stikstof, CO3, zuurstof of potentieel giftige onzuiverheden uit het gas worden verwijderd.

In september 2023 lanceerde Greenlane een nieuwe productlijn met sleutelontwerpen voor elke biogasproductiesector (suikerrietresiduen, stortplaatsen, mest, enz.).

Het is de enige aanbieder die alle drie de oplossingen kan aanbieden, waardoor het een goede keuze is voor klanten die geïnteresseerd zijn in het gebruik van de best mogelijke technologie voor hun unieke omstandigheden.

Bron: Greenlane

Een belangrijke groeisector voor het bedrijf zal Brazilië zijn (een mondiale agrarische grootmacht), waar het onlangs een overeenkomst heeft ondertekend om volumeproductie op industriële schaal op te zetten.

De overeenkomst werd ondertekend met ZEG Biogás, voor 50% eigendom van VIBRA, voorheen de brandstofdistributie-eenheid van Petrobras, de nationale oliemaatschappij. Het doel is om binnen 75 jaar de productie op meer dan 5 locaties te bereiken.

Omdat het geen producent van biogas is, maar een verkoper van de machines om biogas te produceren, moet Greenlane gezien worden als een ‘pick and shovel’-aandeel, waarbij de verkoop ervan het tempo weerspiegelt van de adoptie van biogasoplossingen wereldwijd. En het grootste beursgenoteerde aandeel in deze categorie.

Als bedrijf gespecialiseerd in technische oplossingen voor verzamelen biogas zou Greenlane enorm moeten profiteren van voortdurende verbeteringen in het te gelde maken en gebruiken van deze hulpbron. Het kan niet alleen biogas uit stortplaatsen halen, maar ook uit grote landbouwlocaties, waardoor het twee van de drie belangrijkste bronnen van methaanemissies kan afdekken en nuttig kan maken.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft verkoopt en produceert biogas in Zweden (230 GWh biogas en bioLNG), Noorwegen (155 GWh bioLNG) en Zuid-Korea (60 GWh gecomprimeerd biogas).

In april 2023 besloot het bedrijf de Duitse markt te betreden met een toekomstige opwekking van 240 GWh in 2 projecten die naar verwachting in 2025 voltooid zullen zijn.

Er zitten in totaal 875 GWh biogas en 825 GWh bioLNG nieuwe projecten in de pijplijn, die naar verwachting in 2025-2026 klaar zullen zijn.

Hiermee zou de huidige productiecapaciteit van 445 GWh worden opgewaardeerd tot 1,200 GWh in 2026. Het langetermijndoel van het bedrijf is om in 3 een totaal van 3,000 TWh (2030 GWh) te bereiken. Bijna alle nieuwe projecten zullen hun grondstoffen uit mest aanleveren. en afval uit de landbouw.

Bron: Biokracht

Het bedrijf heeft de afgelopen kwartalen enige verliezen geleden door de lage verkoopprijzen voor elektriciteit en gas, vooral in Scandinavië. Hierdoor gokt het bedrijf gedeeltelijk op een herstel van de Europese gasprijzen.

Deze aanvoer van methaan zou later verder kunnen worden benut met plasma voor de productie van vliegtuigbrandstof of syngas, waardoor de winstgevendheid van deze activiteiten zou worden verbeterd.

Gezien de agressieve groeidoelstellingen en de huidige onrendabiliteit is Biokraft het meest geschikt voor investeerders die bereid zijn een risico te nemen en erop te wedden dat het bedrijf zich zal omdraaien, deels dankzij de beweging richting de Duitse markt en misschien een ommekeer in de gasmarkt in de EU. een hele.