FluidsProcessing.nl NL
Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Ontvang onze nieuwsbrief en digitale magazine
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

   

ARTIKEL
Staalgas als feedstock ArcelorMittal experimenteert met kansrijke technologieën
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

Staalgas als feedstock

ArcelorMittal experimenteert met kansrijke technologieën

In Gent beproeft ArcelorMittal de eerste installaties om CO-rijk staalgas naar biobrandstoffen en chemiebouwstenen om te zetten. De biotech-route krijgt daarmee een impuls van miljoenen euro’s. Carl de Maré, bij het staalconcern verantwoordelijk voor opkomende technologieën, vertelt waarom.
Van de 60 hoogovens van ArcelorMittal wereldwijd zijn de twee in Gent het meest geavanceerd. De geïntegreerde en compacte fabriek produceert jaarlijks 5,5 miljoen ton staal (finished product). Verhogen van de productie en energie-efficiency zit Gent in het DNA. Met Dow en Yara in Terneuzen om de hoek en het chemiecluster in Duinkerken, waar ook een staalfabriek van ArcelorMittal staat, is de synergetische potentie met de chemische industrie groot. Het staalbedrijf maakt al langer deel uit van het biobrandstoffencluster in het Gentse havengebied, waarin de afgelopen tien jaar al een half miljard euro is geïnvesteerd. In de Bio Base Europe Pilot Plant kunnen bedrijven biologische processen op kleine schaal testen. De concentratie van de industriële nijverheid en de sterke R&Dexpertise rondom het ‘flagship’ van ArcelorMittal verklaart de keuze voor Gent als proeftuin voor nieuwe technologieën gericht op de inzet van CO en CO2 uit de emissies van haar hoogovens.

Gerelateerde expertise

ArcelorMittal experimenteert met kansrijke technologieën STAALGAS ALS FEEDSTOCK In Gent beproeft ArcelorMittal de eerste installaties om CO-rijk staalgas naar biobrandstoffen en chemiebouwstenen om te zetten. De biotech-route krijgt daarmee een impuls van miljoenen euro’s. Carl de Maré, bij het staalconcern verantwoordelijk voor opkomende technologieën, vertelt waarom. 18 Fluids Processing | nr. 2 | april 2019 Fluids Processing | nr. 2 | april 2019 19 GASCONVERSIE | Pieter van den Brand half miljard euro is geïnvesteerd. In de Bio Base Europe Pilot Plant kunnen bedrijven biologische processen op kleine schaal testen. De concentratie van de industriële nijverheid en de sterke R&Dexpertise rondom het ‘flagship’ van ArcelorMittal verklaart de keuze voor Gent als proeftuin voor nieuwe technologieën gericht op de inzet van CO en CO2 uit de emissies van haar hoogovens. INVESTEREN IN RESTGASSEN In 2017 werd het onderzoeksproject Coresym (een acroniem voor CarbOn-monoxide RE-use through industrial SYMbiosis between steel and chemical industries) afgerond. Daaruit leerde ArcelorMittal dat de technieken die nu op pilot- en demoschaal beschikbaar zijn, op de middellange termijn een CO2- reductie van 30% mogelijk maken. “We hebben ons gecommitteerd aan het Klimaatakkoord van Parijs. Dan zou het tegenstrijdig zijn als we vervolgens niet in hergebruik van onze restgassen investeerden”, verduidelijkt Carl de Maré, Vice-President Technology Strategy. “Deze gassen worden nu verbrand voor de elektriciteitsproductie – wat ik een ‘fatale’ oplossing noem – en kunnen beter dienen als basismolecuul voor de chemie of transportbrandstof.” SYNTHETISCHE NAFTA Een vervolgstap op het omvangrijke Coresymproject is de installatie die ArcelorMittal en Tata Steel samen met Dow willen realiseren om door katalyse van CO en waterstof synthetische nafta te maken. Die kan dienen als grondstof voor de productie van plastics. De pilot-installatie voor het afscheiden van CO/CO2 uit het staalgas is sinds kort in Gent operationeel. Bij Dow is een tweede testunit in aanbouw om ter plekke met katalytische conversie van het opgezuiverde CO en waterstof synthetische nafta te maken. Beide pilot-installaties gaan op termijn naar Tata Steel in IJmuiden, om het ‘Nederlandse’ staalgas te testen. Maar als eerste gaat ArcelorMittal ermee aan de slag. “Het katalyseproces is al ontwikkeld. Dat is bestaande technologie”, licht De Maré toe, “al moeten we een goed beeld krijgen van de schommelingen in de kwaliteit van de hoogovengassen. Is dat eenmaal bekend, dan kunnen onze partnerbedrijven katalysatoren ontwikkelen die met continu wisselende concentraties om kunnen gaan. Voor de chemische industrie is het belangrijk dat de gebruikte gassen zo zuiver mogelijk zijn – iets wat niet te garanderen valt bij restgassen. Met betere technologie is dat probleem op te lossen.” UITDAGING De echte uitdaging, aldus De Maré, is het scheiden van het CO uit het staalgas om dat vervolgens op te zuiveren, zodat de katalysatoren niet kapot gaan. “Als staalproducent creëren wij daar een vruchtbare testomgeving voor.” LanzaTech zet microben aan het werk Het Nieuw-Zeelandse LanzaTech ontwikkelde een anaërobe biologische gasfermentatie-technologie, waarbij speciaal geselecteerde microben (acetogenen) CO uit staalgas filteren en omzetten in vloeibare biobrandstof. De CO-gassen uit de hoogovens worden onder hoge druk in een reactor gebracht, waarin micro-organismen in een waterbad (38 °C) leven. De microben voeden zich met CO en waterstof (dus met gas en niet, zoals in traditionele fermentatieprocessen, met suikers) en zetten dit ‘voedsel’ om in ethanol. Staalgas bestaat voor 18 - 30% uit CO, voor 15 - 25% uit CO2 en voor de rest uit stikstof en een relatief kleine hoeveelheid waterstof. In de stap na de bioreactor worden biomassa en ethanol gescheiden, water en microben gaan terug het proces in. Mei vorig jaar nam LanzaTech de eerste commerciële fabriek in bedrijf bij de hoogovens van het staalbedrijf Shougang in China, die tot nu toe zo’n 15 miljoen liter bio-ethanol heeft geproduceerd. De installatie gebruikt CO-rijk gas uit de convertorfabriek, waarin het vloeibare ruwijzer uit de hoogovens tot staal wordt geraffineerd door er zuiver zuurstof door te blazen. De installatie bij ArcelorMittal in Gent gaat de in volume talrijkere CO-gassen uit de hoogovens verwerken, wat het hogere aantal van 80 miljoen liters bio-ethanol oplevert. Het bedrijf heeft de LanzaTechtechnologie op staalproductielocaties in Nieuw-Zeeland en China getest met kleine (inhoud: 10 liter, 1 kg EtOH per dag) en grotere reactoren (2 x 500 liter, 100 kg/dag) en een demo-installatie (16.000 liter, 1500 kg/dag). De fabriek in Gent krijgt vier reactoren met elk een inhoud van 533.000 liter. Pilot-scheidingsinstallatie CO/CO2 uit staalgas. (Foto: Arcelor Mittal) Van de 60 hoogovens van ArcelorMittal wereldwijd zijn de twee in Gent het meest geavanceerd. De geïntegreerde en compacte fabriek produceert jaarlijks 5,5 miljoen ton staal (finished product). Verhogen van de productie en energie-efficiency zit Gent in het DNA. Met Dow en Yara in Terneuzen om de hoek en het chemiecluster in Duinkerken, waar ook een staalfabriek van ArcelorMittal staat, is de synergetische potentie met de chemische industrie groot. Het staalbedrijf maakt al langer deel uit van het biobrandstoffencluster in het Gentse havengebied, waarin de afgelopen tien jaar al een Carl de Maré, Vice-President Technology Strategy bij ArcelorMittal. (Foto: ArcelorMittal) ‘Doel is jaarlijks 80 miljoen liter bio-ethanol te produceren, goed om 100.000 voertuigen een jaar lang te laten rijden’ Dit artikel is afkomstig uit Fluids Processing www.fluidsprocessing.nl © ProcesMedia Fluids Processing | nr. 2 | april 2019 21 GASCONVERSIE De onvermijdelijke inzet van groene waterstof is nog een beperkende externe factor, weet De Maré. “Aan de 1-2-tjes tussen de staalindustrie en de chemie zal het niet liggen. Van belang is echter voldoende beschikbaarheid van groene waterstof. Daar heb ik nog geen overtuigende roadmap van gezien. In 2030 zal daar nog zeker geen sprake van zijn. Om de staalproductie in Gent te elektrificeren, is een jaarlijkse capaciteit van 3000 megawatt nodig. Dat is voor elektrolyse voorlopig nog een onhaalbare schaalgrootte.” BIO-ETHANOL Daarom zet ArcelorMittal zwaar in op biotechnologie. “Je praat over hoog-risicoprojecten van honderden miljoenen euro’s”, zegt De Maré. Het eerste paradepaardje (kosten: 150 miljoen euro) is inmiddels in aanbouw. Dit gaat om de installatie van dochteronderneming C-Shift om uit CO-gassen bio-ethanol te produceren met de biologische gasfermentatie-technologie van partner LanzaTech. De fundering van de fabriek is binnenkort gelegd. In het najaar van 2019 arriveren de installatieonderdelen en kan de bouw van de fabriek beginnen (volgens planning najaar 2020 in bedrijf). Doel is jaarlijks 80 miljoen liter bio-ethanol te produceren, goed genoeg om 100.000 voertuigen een jaar lang te laten rijden. DROP-IN De bio-ethanol zal echter vooral als drop-in naar fossiele benzine zijn weg vinden. Dat verklaart mede de vertraging in de bouw, want de fabriek had eigenlijk al medio 2017 in bedrijf moeten zijn. De erkenning van de geproduceerde bioethanol als transportbrandstof is pas kortgeleden door Brussel geregeld in de vernieuwde Renewable Energy Directive (RED-II). Deze richtlijn schrijft een biobased-aandeel van 14% in brandstoffen voor. “In de tussentijd hebben we niet stilgezeten”, vertelt De Maré, “en ons geheel op de engineering van de nieuwe fabriek kunnen richten. Door procesverbeteringen hebben we het productievolume van 80 miljoen liter weten te realiseren.” De route van CO-gas naar vloeibare biobrandstof (gas-to-liquid) is niet alleen tweemaal zo energie-efficiënt als die van CO-gas naar elektriciteit, de installatie levert jaarlijks ook 150.000 ton aan CO2-reductie op, aldus De Maré. ● Meer pijlen op de R&D-boog • In Carbon4PUR werkt ArcelorMittal in een consortium met het Duitse chemiebedrijf Covestro samen om op industriële schaal polyolen uit zowel CO als CO2 te gaan produceren. De plek hiervoor is Fos-sur-Mer bij Marseille, waar fabrieken van beide bedrijven naast elkaar staan. Op labschaal heeft het project veelbelovende resultaten laten zien. Covestro produceert nu CO2 uit aardgas voor het synthetiseren van PUR-componenten tot zacht schuim voor matrassen en kussens. De inzet van ArcelorMittals restgassen biedt een volledig circulaire grondstof voor de PUR-productie. De uitdaging is zuivere CO2 te maken. • Het opnieuw inzetten van staalgas in de hoogovens is eveneens een onderzoeksthema. Pril is de toepassing van dry reformingtechnologie in de staalfabriek in Duinkerken, die CO2-gas onder hoge temperaturen (circa 3.000 °C) kraakt tot CO en waterstof en dit syngas opnieuw injecteert in de hoogoven. Sinds kort wordt in de Franse fabriek met een plasmatoorts van 2 MW proefgedraaid. Op labschaal is de technologie succesvol, nu de praktijk nog. • De staalproductie uit ruw ijzererts draait in Gent voor de helft op poederkool en, net zoals bij de overige staalfabrieken van het concern, niet volledig op cokes. Technisch gezien biedt dat kansen om biomassa in plaats van kolen in te zetten. In een tweede biotech-installatie naast de LanzaTechplant wil ArcelorMittal inzetten op het voorbehandelen van houtafval tot bio-kool, dat volledig vrij van cellulose is en direct geschikt is voor injectie in de hoogovens. Eerste commerciële fabriek van LanzaTech bij de hoogovens van het staalbedrijf Shougang in China. Hier wordt met de anaërobe biologische gasfermentatie-technologie van LanzaTech bio-ethanol uit staalgas geproduceerd. (Foto: LanzaTech) Fluids Processing www.fluidsprocessing.nl © ProcesMedia
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverterenLogin controlpanel