CO2 afvangen en stockeren? Zonde, vinden ze bij de Antwerpse start-up D-CRBN die via plasmaconversie bruikbare precursoren uit het broeikasgas wint. Voorlopig nog in laboreactoren en pilootinstallaties, maar het stappenplan naar een commercialiseerbare scale-up ligt klaar.
Was de klimaatcrisis een film, dan speelde CO2 de rol van slechterik. In de epische strijd tegen de planetaire booswicht wordt veel verwacht van CCS, Carbon Capture and Storage. Afgevangen CO2 wordt ondergronds geborgen, bijvoorbeeld in lege gas- of olievelden. De technologie is nog in volle ontwikkeling, maar toch wordt de volgende stap al voorbereid.
Wereldwijd verkennen tientallen onderzoeksteams het spoor van CCU, Carbon Capture and Utilization. Behalve een kwalijk broeikasgas is koolstofdioxide immers een precursor van nuttige grondstoffen, veel te waardevol om onbenut te stockeren.
Een van de meestbelovende pistes wordt verkend door D-CRBN, een van de dertien start-ups die onderdak vonden bij BlueChem in Antwerpen. Deze incubator voor duurzame chemie en circulaire economie werd in 2020 opgericht door sectorfederatie essenscia met steun van Vlaanderen, Europa en het Antwerpse stads- en provinciebestuur. Het complex met 900 vierkante meter laboruimte ligt aan de rand van Blue Gate, een nog te ontwikkelen bedrijvenzone op de Antwerpse Rechteroever die gereserveerd is voor duurzame, watergebonden industrie. BlueChem vormt een tandem met de buren van BueApp, het innovatieplatform voor klimaatneutrale technologie van de Universiteit Antwerpen. Ook in het verhaal van het in april 2021 opgerichte D-CRBN spelen ze een complementaire rol.
Plasmatechnologie: CO2 splitsen met kunstmatige bliksem
Bij BlueChem worden we ontvangen door Gill Scheltjens en David Ziegler, respectievelijk CEO en CCO van D-CRBN, uit te spreken als “decarbon”.
De oorsprong van de start-up ligt in in het departement chemie van de Antwerpse Universiteit, meer bepaald in het labo van professor Annemie Bogaerts. De Antwerpse academica geniet wereldfaam in een exclusief onderzoeksveld, de toepassing van plasmatechnologie om CO2 om te zetten in bruikbare grondstoffen.
‘Ze speelde al langer met het idee om samen met doctoraatstudent Georgi Terchev een spin off op te richten’, vertelt burgerlijk ingenieur Scheltjens. ‘Ik kende hen allebei, want ik was zelf met plasmatechnologie bezig, en bovendien had ik al eerder een spin off getrokken, met steun van het VITO. De vraag om als industriële mentor in te stappen, kwam erg gelegen, want door de covid-lockdown had ik mijn handen vrij. Ik heb toegehapt en David erbij gevraagd als commercieel directeur, we zijn al 25 jaar bevriend’.
Plasmaconversie voor beginners? Scheltjens heeft het al vaak uitgelegd aan de hand van een bekend beeld: de vlam die uit een stopcontact springt wanneer de stekker er fluks wordt uitgetrokken. ‘Die vlam, in feite een boog, is niks anders dan elektriciteit die zich door de lucht verplaatst’, legt hij uit. ‘Dat gebeurt trouwens ook bij een natuurlijk plasmaverschijnsel dat we allemaal kennen, de bliksem. Het gaat om een destructief proces dat alle moleculen uit elkaar doet vallen. Dat is dus wat wij doen: we gebruiken die destructieve kracht om CO2 uit elkaar te doen vallen in CO en O, koolstofmonoxide en zuurstof’.
Daar komt wel meer kijken dan een stopcontact met stekker. De kunst, zo begrijpen we, is het dimensioneren en doen wervelen van de boog op zo’n manier dat alle CO2 in de reactor erdoor passeert. Op de juiste temperatuur, want net zoals in de keuken dreigt het gevaar van aanbranden. Het is precies in het beheersen van dit uiterst delicate proces dat de onderzoeksgroep van professor Bogaerts excelleert.
‘Bij plasma denkt iedereen aan extreem hoge temperaturen’, vervolgt Scheltjens. ’Zoals bij lassen, waar 20 tot 30.000 kelvin komt bij kijken. Maar onze technologie werkt bij veel lagere temperaturen, rond de 2.000 kelvin’.
Voordeel: energie-efficiëntie. Het thermische procedé van D-CRBN verbruikt een derde minder elektriciteit dan twee alternatieven om CO2 te splitsen, elektrolyse en de water-gas-shift-methode. ‘Terwijl ons proces wel volledig geëlektrificeerd is’, merkt David Ziegler op. ‘Daardoor past het perfect in de plannen van Europa om de industrie zoveel mogelijk te elektrificeren’.
BASF en ArcelorMittal
Toepassingen voor de gerecycleerde CO zijn legio. ‘Vanuit koolstofmonoxide kun je haast eender welke molecule synthetiseren’, zegt Scheltjens. ‘Een petrochemisch bedrijf zoals BASF synthetiseert er bijvoorbeeld een precrusor van polyurethaan uit. Daar zit dus de klimaatwinst, want alles wat ze uit gerecycleerde CO halen, hoeven ze niet meer uit fossiele grondstoffen te winnen’.
De ambities zijn groot: een installatie die tot een miljoen ton CO2 per jaar kan verwerken. De weg naar die moonshot is nog lang, maar de eerste stappen in het stage gate proces zijn al gezet. Aan de overkant bij Blue App wordt een pilot getest. Nog voor het einde van dit jaar wordt een eerste prototype gebouwd bij een van de partners in een consortium met ronkende namen zoals BASF, ArcelorMittal, Engie en Vopak. Hun interesse ligt voor de hand, want het gaat om industriële giganten voor wie de sprong naar een klimaatneutrale toekomst een immense uitdaging vormt.
‘Intussen werken we al aan de scale-up naar een commercialiseerbaar concept,’ zegt Ziegler. ‘Onze pilot is berekend op 1.000 ton per jaar. Tegen 2026 hopen we een installatie te bouwen die 10.000 ton per jaar kan converteren. Vanaf dan wordt het commercieel interessant voor industriële partners’.
Volumes van 10.000 ton maken het verschil in de chemie en petrochemie. In sectoren zoals cement of staal vormen ze weinig meer dan een druppel op een hete plaat. Een gemiddelde hoogoven stoot 1 miljoen ton CO2 per jaar uit. Het wachten is dus op die moonshot. ‘Een kwestie van tijd’, zegt Scheltjens. ‘Bij iedere stap in de scale-up gaat het maal tien’.
Hard to get
Het potentieel is gigantisch, maar voorlopig wordt er nog geld verbrand. D-CRBN werd gelanceerd met steun van VLAIO, het Vlaams fonds voor innovatief ondernemen. Ook de Stad Antwerpen kwam met subsidies over de brug, terwijl het partnerschap met het eerder vermelde consortium als ICON-project werd erkend, een apart VLAIO-fonds voor interdisciplinaire onderzoeksprojecten. Voor de ultieme stap naar de moonshot wordt dan weer op Europees geld gerekend. D-CRBN telt intussen tien medewerkers en is daarmee het stadium van prille start-up ontgroeid.
‘We zijn niet langer afhankelijk van subsidies’, zegt Scheltjens. ‘Meer dan de helft van onze inkomsten komt van derden, klanten die bij ons aankloppen met onderzoeksvragen voor eigen projecten met plasmatechnologie. Dat is niet alleen financieel interessant, zo’n customer based approach laat ons ook toe de markt op de voet te volgen. Heel wat start-ups zijn volledig afhankelijk van investeerders, maar dat lijkt me riskant. Het is gezonder om samen met je klanten te groeien’.
Niet dat het aan kandidaat-investeerders ontbreekt, zelfs Amerikaanse durfkapitalisten hebben D-CRBN op hun radar. ‘We houden de boot voorlopig af’, zegt Ziegler. ‘Investeerders klagen dat we hard to get zijn. Klopt, antwoord ik dan, we hebben julie voorlopig nog niet nodig’.
Fout opgemerkt of meer nieuws? Meld het hier