Defossilisering van de chemische industrie: van molecuul tot grootschalige systeemintegratie

Nog steeds is 90% van de grondstoffen die momenteel in de chemische industrie in de EU worden gebruikt, van fossiele oorsprong. De energietransitie heeft dus verstrekkende gevolgen voor chemische bedrijven. De chemische sector zal zijn traditionele energiebronnen moeten vervangen door duurzame energiebronnen. In Nederland is deze noodzaak bijzonder dringend, omdat het land ernaar streeft om in 2050 CO₂-neutraal te zijn. Om bij te dragen aan het vinden van technische oplossingen voor de defossilisering van de chemische industrie heeft de TU Delft het initiatief e-Refinery geïnitieerd. Prof. Andrea Ramirez Ramirez, onderzoeker aan de faculteit TBM, is verantwoordelijk voor de systeemintegratie van e-Refinery. Samen met andere onderzoekers van TBM en ook van de faculteiten 3mE, TNW en EWI werkt ze aan manieren om het onderzoeksproces op een multidisciplinaire en meerschalige wijze te benaderen.

e-Refinery

Het initiatief e-Refinery is uniek door het feit dat verschillende faculteiten hun krachten hebben gebundeld om drie belangrijke uitdagingen van de samenleving op te lossen: CO₂-neutrale brandstof, seizoensgebonden energieopslag en defossilisering van chemische industrie. “Samen hebben we alle kennis in huis om deze kwesties daadwerkelijk te helpen oplossen”, zegt Ramirez Ramirez. De onderzoekers binnen e-Refinery richten zich op de elektrochemische conversie van duurzame elektriciteit en CO₂ naar brandstoffen en chemische bouwstenen, zowel op moleculaire schaal als in de vorm van grootschalige systeemintegratie. Dit gaat verder dan het veranderen van de koolstofbron, omdat de huidige institutionele systemen, de logistiek en waardeketens ook moeten worden aangepast.

Systeemintegratie

Ramirez Ramirez: “Het is essentieel om vanaf het begin van het technologische ontwikkelingsproces na te denken over systeemintegratie, omdat we technologie willen ontwikkelen die niet alleen duurzaam is, maar ook betaalbaar en ethisch verantwoord, zodat de samenleving bereid zal zijn om er gebruik van te maken. We zijn nu al in staat om CO₂-neutrale brandstof in een laboratoriumomgeving te produceren. De uitdaging is nu hoe we dit proces op een duurzame manier kunnen opschalen.” Bij dit aspect is de kennis van TBM-onderzoekers over multidisciplinaire en interdisciplinaire benaderingen en complexe systemen bijzonder waardevol. “We moeten kijken naar zaken als beleid, energie-infrastructuur, transport en de waardeketen als geheel. Als we op problemen stuiten, moeten we terugkijken, overleggen met de mensen die in de laboratoria werken, kijken naar het reactorontwerp en de energiesystemen, en de levenscyclusanalyse opnieuw bestuderen tot we duurzame oplossingen vinden”, legt Ramirez Ramirez uit.

Samenwerking

Deze interdisciplinaire aanpak, waarbij onderzoekers van verschillende faculteiten samenwerken en elkaars ‘taal’ leren spreken, kan een hele uitdaging zijn. Initiatieven zoals deze kunnen alleen gedijen in een collaboratieve sfeer. “Onderzoekers moeten openstaan voor andere standpunten, met respect met elkaar omgaan, en, ook belangrijk: samen lachen. Mijn bijdrage is dat ik naar het hele systeem kijk, van moleculaire schaal tot grootschalige systeemintegratie. Dat betekent ook dat ik soms de technologie moet sturen om ervoor te zorgen dat er rekening wordt gehouden met duurzaamheid in de levenscyclus. Hierdoor ben ik soms een spelbreker, maar het is wel essentieel als we implementatie in de samenleving mogelijk willen maken. Samen kunnen we dit realiteit laten worden, maar voor zo’n veelomvattend initiatief is wel een lange adem nodig. We blijven gemotiveerd doordat we duidelijke mijlpalen hebben en samen vieren dat we tussentijdse doelen hebben behaald”, besluit Ramirez Ramirez.