Thomas More test installatie voor ontkoppelen CO²-dosering en warmtevraag
Het gebruik van rookgassen voor CO²-bemesting is al geruime tijd gebruikelijk in de glastuinbouw, waarbij de bemesting vaak meer door energie dan door CO² wordt aangedreven. Deze dynamiek kan echter veranderen met de opkomst van CO²-opzuivering en -opslag. In wetenschappelijke literatuur zijn er tal van technieken te vinden die trachten CO² op te zuiveren uit rookgassen of een mengsel met N². Het doel is steevast hetzelfde: zoveel mogelijk CO² uit de rookgassen afvangen (efficiëntie) en uiteindelijk komen tot een CO²-stroom die zo zuiver mogelijk is (zuiverheid). En dat met zo weinig mogelijk energie.
Scheiding van CO2 en N2 op basis van fysische eigenschappen
Co² en N² kunnen van elkaar gescheiden worden met verschillende scheidingstechnieken die berusten op de fysische eigenschappen van beide moleculen.
Bij cryogene destillatie wordt een scheiding gemaakt op basis van het condensatiepunt van de verschillende gassen. Ook het scheiden van CO² door middel van gascentrifuges wordt in de literatuur beschreven. Hierbij worden CO² en N² gescheiden op basis van hun molecuulgewicht. Beide technieken zijn voor toepassing in de glastuinbouw echter veel te duur.
Een veelbelovende techniek, mede door de eenvoud van de installatie, is gasmembraanscheiding. Zoals bij de vorige twee beschreven technieken gebeurt de scheiding puur op basis van een fysische eigenschap. De membranen nodig om CO² en N² te kunnen scheiden zijn echter weinig beschikbaar en zeer duur.
Chemische absorptie, het chemische neusje van de zalm in de industrie
Er bestaan ook chemische scheidingstechnieken die vaak beter scoren op gebied van zuiverheid en efficiëntie. Deze zijn echter vaak energie-intensiever omdat er moleculaire bindingen worden gebroken en nieuwe worden gevormd. Een voorbeeld hiervan is chemische absorptie met alkalische middelen zoals kaliumhydroxide of calciumhydroxide.
In de industrie bestaat voor het scheiden van CO² en N² een beter alternatief: chemische absorptie (chemisorptie) door middel van amines. Het gaat hier om een echte chemische installatie (alles is in inox vervaardigd, een procesoperator houdt het proces fulltime in de gaten) waardoor het prijskaartje en de jaarlijkse kosten hoog zijn. Dergelijke installatie bij een glastuinbouwbedrijf zou al snel 2,5 tot 3,5 miljoen euro kosten. Daarnaast is de energiekost ook niet mals en moet de amine-oplossing jaarlijks worden vervangen.
Fysisorptie, het fysische neusje van de zalm in glastuinbouwcontext
Pressure Swing Adsorption (PSA) is een techniek die niet de zuiverheden en efficiëntie haalt van afvangst met amines, maar toch ruim volstaat voor een glastuinbouwcontext én daarnaast ook eenvoudig is. Deze techniek werkt op het principe van fysisorptie. Hier wordt de rookgasstroom onder druk over een adsorbent, bvb zeolieten of actieve kool, gestuurd. Omwille van zijn polariseerbaarheid heeft CO² meer dan N² de neiging om te interageren met het adsorbent. Het gaat hier niet om echte chemische bindingen en dus vraagt het minder energie om ze te breken. Wanneer het adsorbent volledig verzadigd is met CO², wordt in een volgende stap de CO² gedesorbeerd door een licht vacuüm aan te brengen.
Dergelijk systeem is technisch eenvoudig en het adsorbent is veel goedkoper dan zijn tegenhanger (gasmembranen), wat de kostprijs drukt. Zuiverheden die hier beloofd worden, liggen tussen 70-90%. De techniek wordt al veelvuldig toegepast, maar nog niet als CO²-afvangsttoepassing. Het Expertisecentrum Energie van Thomas More heeft een mobiel PSA-systeem aangekocht om de technologie te evalueren in een glastuinbouwcontext. Hiervoor wordt het systeem aangesloten op de bestaande gasketel van 1 MW on site, waarmee het 300 m³ rookgassen per uur kan opwaarderen tot 70-90% zuivere CO². Gezien haar mobiliteit kan het PSA-systeem niet alleen op Thomas More maar ook in de praktijk getest worden.
De PSA-installatie wordt gesubsidieerd in het kader van ‘Steun voor onderzoeksinfrastructuur bij hogescholen’ door het Agentschap Innoveren & Ondernemen van de Vlaamse overheid.