VAN PANDALUNCH TOT SCHEEPSBRANDSTOF - Bamboe-houtolie als dieselvervanger

Dagelijks stromen duizenden containers uit alle hoeken van de wereld onze havens binnen, aan boord van schepen die ze aan duizend kilometer per dag vervoeren. Die schepen worden aangedreven door de grootste dieselmotoren op deze aardbol en verbruiken brandstof aan een hels tempo – tot honderden tonnen zware stookolie per dag en per schip.

Toch is dit de dag van vandaag de meest efficiënte en, hoe vreemd het ook mag klinken, de meest milieuvriendelijke vorm van intercontinentaal transport.

Maar die scheepvaart verliest stilaan terrein. Één van de grootste problemen is de aanwezigheid van zwaveldioxide in de uitlaatgassen. Dat gas wordt gevormd als bijproduct bij de verbranding van de scheepsbrandstof in de motor. Het is een van de belangrijkste bronnen van zure regen en veroorzaakt ademhalingsproblemen bij de mens. Nu, omdat de raffinage van ruwe olie tot diesel, benzine en kerosine steeds beter en efficiënter gebeurt, blijft er in het restproduct steeds meer zwavel over. En laat dat nu net de zware stookolie zijn waar deze reuzen op varen. De uitstoot van zwavel is zo één van de meest prangende milieuproblemen waar de scheepvaart tegen aankijkt.

Niet dat de maritieme wereld bij de containers blijft neerzitten. Jaar na jaar verscherpen de milieuregels, ook op zee. Tegen 2020 mogen we ons verwachten aan strenge restricties op zwavel in scheepsbrandstof. Het scrubben (wassen) van uitlaatgassen verplaatst alleen het probleem: want we zijn dan wel van de vervuilende gassen af, maar wat doen we vervolgens met het vervuilde waswater? Daarnaast wordt die ruwe olie van langsom schaarser… en tijd dus voor een radicaal alternatief.

Toekomstmuziek uit een donker-zwart verleden

We zoeken dus een brandstof die kan worden verbrand in de moderne scheepsmotoren, die liefst vloeibaar en zwavelarm is, die zo weinig mogelijk schade aanricht in het milieu en die niet té licht ontvlambaar blijkt te zijn. Deze waslijst lijkt een puzzel zonder oplossing. Nochtans leven we op hoop. Al eeuwen maken mensen houtskool uit bamboe. Bamboe groeit ongelofelijk snel, zodat de geoogste stengels vlot bijgroeien. Kweekt men die bamboe op een veld, om er houtskool uit te halen, dan is dat een CO2- en zwavel neutraal product.

Bovendien is het bamboe-houtskoolproces in de handen van heel wat capabele ingenieurs geëvolueerd tot een techniek die we snelle pyrolyse noemen. Dit is een vorm van thermisch kraken bij temperaturen boven de 500°C. Passen we dit toe bij bamboesnippers, dan levert dat nieuwe producten op. Houtskool, gas en een olieachtige substantie worden uit dit proces gewonnen. En het is vooral deze laatste fractie (Fast Pyrolysis Oil, FPO, of snelle pyrolyse olie) die erg interessant is als brandstof. De benodigde hitte voor het proces kan daarbij geleverd worden uit de verbranding van de andere producten, het houtskool en het gas. De reactor verwarmen met groene stroom van zonnepanelen en windmolens, kan het proces nog interessanter maken.

Brandstof tot nadenken

De oliefractie van een pyrolyse-proces is een cocktail met een enorme verscheidenheid aan stoffen en verbindingen. Het bevat grote hoeveelheden organische verbindingen zoals: ketonen, aldehyden, esters en aromatische alcoholen. De olie is een donker, kleverig, geurig goedje dat amper vloeibaar is op kamertemperatuur. Onder normale omstandigheden wordt het beschouwd als niet ontvlambaar omdat het nog veel water bevat. In vergelijking met gewone diesel is de energieopbrengst voor hetzelfde gewicht maar de helft, maar door de hogere dichtheid is de opbrengst, uitgedrukt per kubieke meter, wel al 70%! FPO, heeft veel potentieel. Het kan zuiver gebruikt worden of verder opgewaardeerd worden via goed bekende raffinagetechnieken en met additieven (zoals bio-methanol). En al is FPO niet mengbaar met conventionele brandstoffen (of toch niet zonder dure additieven), het product is perfect mengbaar met plantaardige biodiesel.

Pyrolyse-olie is jammer genoeg geen perfect alternatief voor zware stookolie. De brandstof zelf ontbrandt enkel onder zeer extreme omstandigheden (bij hoge temperatuur en druk), en is daardoor niet geschikt voor een gemiddelde dieselmotor. Waar de olie echter wel kan worden ingezet, zijn de hele grote scheepsmotoren. Deze motoren draaien op zware stookolie, wat ze ook zeer geschikt maakt voor de verbranding van deze nieuwe olie. Zeker de nieuwste generatie van volledig computergestuurde scheepsmotoren, kan (mits enkele aanpassingen) probleemloos worden afgesteld om op houtolie te lopen. Daarbij moet dan wel een zogenoemde getrapte injectie aan te pas komen. Hierbij start de verbranding met lichtere brandstof (bv: koolzaad-biodiesel) en wordt de verbranding door de computersturing automatisch verdergezet met inspuiting van FPO.

Maar dit is niet het enige probleem. Om een 8.000 TEU (20 voetcontainer) schip een jaar lang te laten reizen tussen India en Antwerpen kost het ons de opbrengst van ongeveer 4000 hectare aan landbouwgrond (waarop voor 80% bamboe en voor, 20% koolzaad wordt verbouwd). Bovendien kost FPO ettelijke malen meer dan de huidige brandstoffen en er is geen bestaande productiecapaciteit. Ook is er het ethisch dilemma om landbouwgrond te gebruiken voor brandstofproductie i.p.v. voedingsgewassen. En ook al speelt dit voor bamboe niet zo'n grote rol omdat de plant minder eisen stelt aan bodem, mag dit toch niet vergeten worden. Het grootste probleem ligt nog steeds bij de uitstoot van de dieselmotor: die is schadelijk voor de menselijke gezondheid.

Besluit

Pyrolyse-olie uit gekweekte bamboe maakt in de maritieme sector mogelijk om de bestaande conventionele scheepsmotoren te blijven gebruiken zonder nog langer afhankelijk te zijn van aardolie.  Het is een zwavelarme, CO2-neutrale brandstof waardoor er geen bijkomende broeikasgassen of afvalstoffen ontstaan bij de productie.  Het is echter nog steeds een brandstof en zal bij (onbehandelde) verbranding luchtvervuiling in de hand werken. FPO kan opgewaardeerd worden maar dit brengt extra kosten mee.

En dat brengt ons bij een riedeltje dat we wel vaker horen in de milieutechnologie: iedere oplossing zorgt zelf weer voor nieuwe problemen en uitdagingen.