naar top
Menu
Logo Print
18/06/2019 - VALÉRIE COUPLEZ

ARCELORMITTAL MAAKT BIOBRANDSTOF VAN HOOGOVENGAS

Staalreus neemt voortouw in CO2-valorisatie met Steelanol-proces

Begin dit jaar ging de eerste spade in de grond voor het Steelanol-demonstratieproject. Vanop zijn site in Gent wil ArcelorMittal aantonen dat het een deel van zijn koolstofemissies kan omzetten in 64.000 ton geavanceerde bio-ethanol. Wij gingen in gesprek met Wim Van der Stricht over hoe de staalreus het voortouw wil nemen in het streven naar een beter klimaat.

 

De site van ArcelorMittal in Gent is nu al een schoolvoorbeeld van energie-efficiëntie
De site van ArcelorMittal in Gent is nu al een schoolvoorbeeld van energie-efficiëntie

 

 

Overzicht van de nieuw te bouwen Steelanol-demonstratieplant te Gent waar ArcelorMittal 10% van het gas uit haar hoogovens wil omzetten in bio-ethanol, bestemd voor de automobielindustrie
Overzicht van de nieuw te bouwen Steelanol-demonstratieplant te Gent waar ArcelorMittal 10% van het gas uit haar hoogovens wil omzetten in bio-ethanol, bestemd voor de automobielindustrie

STAAL DUURZAAM MATERIAAL

Per ton staal die de staalindustrie produceert ontstaat er 1,7 ton CO2. Dat geldt althans voor de goede leerlingen van de klas inzake CO2-efficiëntie. Waar er minder nauw gelet wordt op de best practices kan dit cijfer oplopen tot 3 ton. Dat maakt de staalindustrie wereldwijd verantwoordelijk voor 6% van de industriële emissies. Toch wil Wim Van der Stricht, verantwoordelijk voor CTO Technology Strategy CO2 voor de ArcelorMittal Group dat cijfer enigszins nuanceren. “Ons grote aandeel in de CO2-emissies heeft vooral te maken met het hoge volume staal dat we produceren. Staal zit werkelijk verweven in ons leven. Elke inwoner van Europa verbruikt 1 kg staal per dag. Dat geeft een vertekend beeld, want op zich is staal een uiterst duurzaam product dat oneindig gerecycleerd kan worden. Als je de concrete recyclagecijfers meeneemt in de vergelijking dan geldt er per ton staal maar 0,8 ton CO2 meer. De melkindustrie zit daar met een cijfer van 1,7 ton CO2/liter melk bijvoorbeeld boven."

HOOGST MOGELIJKE IMPACT OP KORTST MOGELIJKE TERMIJN

“Dat neemt echter niet weg dat we een serieuze verantwoordelijkheid dragen om CO2-emissies terug te dringen", benadrukt Van der Stricht. De oplossing kan voorlopig niet gevonden worden in een aanpassing van het productieproces van staal. Om tot hoogkwalitatief staal te komen, worden ijzeroxides in een hoogoven geconverteerd tot ruwijzer.

Van der Stricht: “Je kan vooralsnog niet om koolstof heen als reductant in dat proces. Daarom wilden we nieuwe pistes gaan verkennen om de CO2 te kunnen recycleren en er een nieuw product van te maken."

ArcelorMittal en Van der Stricht raakten overtuigd van de Carbon Capture Utilization-technologie van LanzaTech. Die konden op laboschaal en in kleine pilootprojecten al aantonen dat met behulp van microben CO kon worden omgezet in bio-ethanol. In 2013 begon Steelanol concreet vorm te krijgen. “Voor ons was dit de technologie die op korte termijn de grootste impact kon realiseren. Geen enkel andere technologie staat voorlopig zo ver. We blijven uitkijken naar andere manieren om onze productie te vergroenen, andere routes naar valorisatie maar voorlopig lijkt dit ons het best mogelijke initiatief."

Dat Gent het decor werd voor het demonstratieproject heeft er alles mee te maken dat de plant nu al een schoolvoorbeeld is van energie-efficiëntie en dat het personeel over de juiste capaciteiten beschikt om dit alles werkelijkheid te maken.

 

Steelanol
Schematisch overzicht van het Steelanol-proces

 

STEELANOL-PROCES UITGELEGD

In wezen is Steelanol in feite een heel eenvoudig proces. De grondstof is het gas dat uit de hoogovens van ArcelorMittal komt.

“Dat wordt nu al opgevangen en afgeleid naar de nabijgelegen energiecentrale Knippegroen waar het CO aanwezig in de staalgassen verbrand wordt tot CO2 om elektriciteit te produceren. We zullen daar ongeveer 10% van aftakken en naar de Steelanol-site brengen." Het eerste dat moet gebeuren is het onder druk brengen van het gas om een CO-rijke gasstroom te kunnen afscheiden. Dat wordt vervolgens zo goed mogelijk gedistribueerd in vier bioreactoren die een oplossing bevatten van water en LanzaTech-microben. Zij zetten koolstofmonoxide om in water met een percentage ethanol. “Het enige dat dan nog rest is een destillatieproces om het ethanol te scheiden van het water. Er is geen verdere nabehandeling nodig, want we halen al een zuiverheid van 99,9%."

Wel besteedt ArcelorMittal nog de nodige aandacht aan de waterbehandeling. “Ik vermoed dat we bij oplevering over een van de grootste zuiveringsinstallaties van het land zullen beschikken. De bouw gebeurde samen met Fluensce. Daarin willen we zoveel mogelijk hoogwaardige biomassa recupereren om via vergisting en cogeneratie weer om te zetten in elektriciteit en warmte die kan dienen om de hoogovens aan te vuren. Op die manier kunnen we de energie-efficiëntie weer verder optrekken", geeft Van der Stricht aan.

BIOBRANDSTOF VOOR WAGENS

De bio-ethanol die het Steelanol-project zal opleveren dient in eerste instantie voor de automobielindustrie. “Sedert 1 januari 2018 moeten de brandstofproducenten verplicht 10% biobrandstof in hun producten verwerken. Voor ons was de erkenning van ons ethanol als biobrandstof een enorme bekroning van veel hard werk om aan te tonen dat de productie zo energie-efficiënt mogelijk gebeurt. We voldoen met dit proces overigens ook aan de criteria in de Renewable Energy Directive 2 en staan gecatalogeerd als geavanceerde biobrandstof. Dat wil zeggen dat er geen mogelijke voedingsmiddelen in verwerkt zitten zoals suiker en graan. Dit is belangrijk want vanaf 2030 zal brandstof 14% biobrandstof moeten bevatten waarvan de helft geavanceerde biobrandstof is. Momenteel zijn er weinig andere producenten die de volumes kunnen produceren die daarvoor nodig zijn. We vermoeden dat de prijs van bio-ethanol dus zeker nog zal stijgen, wat de rendabiliteit van het proces ten goede komt. Met onze capaciteit van 64.000 ton zullen we 100.000 wagens kunnen laten rijden. En wanneer later de elektrificatie van het transport zich doorzet, kan onze bio-ethanol nog perfect dienen als jet fuel of kan het omgezet worden in bio-ethyleen en dienen als bouwsteen voor hoogwaardige kunststoffen", aldus Van der Stricht.

SUBSIDIES HELPEN PROJECT UIT STARTBLOKKEN

De motivatie achter Steelanol was tweeledig. Van der Stricht: “Enerzijds is er de oprechte bekommernis om het milieu. ArcelorMittal leverde de voorbije jaren al enorm veel inspanningen in het gradueel verlagen van zijn emissies door in te zetten op een steeds hogere procesefficiëntie. Daar zijn echter grenzen aan. Met de introductie van een nieuwe technologie hopen we een grote sprong voorwaarts te kunnen maken."

Anderzijds spelen ook de stijgende kosten voor CO2-emissies een rol. Momenteel kost een ton CO2 ongeveer 25 euro.

“We verwachten dat deze prijs de komende jaren significant zal stijgen. Het is dus zaak om nu al te anticiperen." Voor ArcelorMittal hangt aan dit proefproject een serieus prijskaartje vast van 125 miljoen euro. “Gelukkig konden we rekenen op de steun van het Europese Horizon2020 programma en van de Vlaamse Regering die 4 miljoen euro in het project steken. Dit was cruciaal om uit de startblokken te geraken en het management te overtuigen. Maar het is wel de bedoeling dat de plant volledig rendabel zal zijn zodra ze op volle toeren draait." Daarnaast werken nog een aantal partners mee aan het project. Primetals Technologies stond mee in voor de technologische invulling en automatisering. E4tech zorgde voor de LCA-studie. “Daaruit blijkt dat we 87% minder CO2 zullen uitstoten dan bij de productie van fossiele brandstof. 80% van het gas zal in de reactor kunnen worden omgezet in ethanol, terwijl energiecentrales slechts 35% rendement halen."

UITDAGINGEN DOOR SCHAALVERGROTING

Om dat te realiseren en tot een jaarlijkse productiecapaciteit van 64.000 ton bio-ethanol te komen, was een enorme schaalvergroting aan de orde. “Het proces moest met een factor 37 vergroot worden en dat bracht de nodige uitdagingen met zich mee, zeker omdat we kost wat kost een zo hoog mogelijke energie-efficiëntie wilden realiseren. Daarom verdwenen de oorspronkelijke blauwdrukken voor een capaciteit van 47.000 ton in de vuilbak en gingen we met dezelfde gastoevoer nog voor een hoger rendement. Er zijn heel wat uren gekropen in het finetunen van het proces." Een voorbeeld van zo een uitdaging tijdens de engineeringsfase was het destillatieproces. Het hogere volume bracht immers hogere temperatuurfluctuaties met zich mee. “Om de microben levend te houden was het cruciaal om deze zoveel mogelijk te beperken. We sleutelden ook aan het reactordesign zelf om erover te waken dat het contactoppervlak met het water voldoende groot bleef. Een goede distributie van het gas is een noodzakelijke voorwaarde voor een hoge productiviteit. Verder ging er de nodige aandacht naar de gasbehandeling om er zeker van te zijn dat de microben het gas wel lusten. Daarom werd zelf een mobiele testinstallatie gebouwd", vat Van der Stricht de belangrijkste uitdagingen samen.

GROTE SPRONG VOORWAARTS

Het huiswerk voor de ingenieurs in Steelanol is intussen gedaan. Het proces werd op punt gesteld en de bouw van de demonstratieplant kan beginnen. De eerste paal zit inmiddels al in de grond. Naar verwachting zou de bouw afgerond zijn rond de zomer van 2020. De ingenieurs van ArcelorMittal willen eind 2020 dan kunnen opstarten om een jaar later op volledige capaciteit te gaan draaien.

“We geloven er sterk in dat we met deze technologie een grote sprong voorwaarts kunnen zetten in het reduceren van de CO2-emissies. Dat we momenteel als enige een investering van die grootteorde aandurven, in een nochtans onzeker economisch klimaat, bewijst dat we als ArcelorMittal een voortrekkersrol willen opnemen. Ik geloof niet in technologie die niet kan overleven zonder subsidies en die geen maatschappelijke impact heeft. Dankzij Steelanol zullen we echt een product creëren, wat gezien de huidige prijzen een beter alternatief is dan het stockeren in de grond. Maar mocht er in de toekomst toch een pijplijn geïnstalleerd worden waar bedrijven op kunnen inhaken met een rijke CO2-stroom voor Carbon Capture Storage, dan zijn we daar nu ook al perfect op voorbereid. Beide technologieën zijn eigenlijk heel complementair.

Ik geloof minder in waterstoftechnologie voor hoogovens. Allereerst omdat er nog niet voldoende waterstof geproduceerd wordt om de beoogde volumes te halen voor staalproductie. Anderzijds omdat het om aanpassingen aan het proces vraagt en dat er nog vraagtekens geplaatst kunnen worden bij de energie-efficiëntie. Steelanol daarentegen is een add-on technologie. Wanneer Gent kan bewijzen dat het werkt, kan het heel eenvoudig uitgerold worden naar andere sites en vestigingen." 

 

Wim Van der Stricht (CTO Technology Strategy CO<sub>2</sub> ArcelorMittal Group) op de site waar de bouw van de demonstratieplant inmiddels is begonnen. “Naar verwachting zou de bouw afgerond zijn rond de zomer van 2020, zodat we eind 2020 kunnen opstarten om een jaar later op volledige capaciteit te gaan draaien”
Wim Van der Stricht (CTO Technology Strategy CO2 ArcelorMittal Group) op de site waar de bouw van de demonstratieplant inmiddels is begonnen. “Naar verwachting zou de bouw afgerond zijn rond de zomer van 2020, zodat we eind 2020 kunnen opstarten om een jaar later op volledige capaciteit te gaan draaien”

WIE IS WIM VAN DER STRICHT?

Wim Van der Stricht studeerde af als Burgerlijk Ingenieur Natuurkunde aan de Universiteit van Gent. Daarna volgt een doctoraat in het domein van halfgeleiders, meer bepaald rond blauwlicht emitterende diodes. Na een functie als procesingenieur bij Alcatel Electronics, kwam hij in 2000 terecht bij het toenmalige Sidmar. “Op de afdeling Systemen en Modellen verdiepten we ons in logistieke optimalisering. Ik begon me ook meer en meer te interesseren in de financiële kant van projecten en volgde daar een MBA rond. Na een tijd gewerkt te hebben op de hoofdzetel in Luxemburg kreeg ik in 2013 de kans om deel uit te maken van de CTO-afdeling en meer te werken rond CO2-valorisatie. In eerste instantie wegens mijn intussen uitgebreide kennis rond Horizon2020, VLAIO en andere subsidiepistes. Meer en meer kreeg ook de technologische kant van zo een project de bovenhand. Het fijne is dat het werk altijd zeer uitdagend blijft, je begeeft je per definitie altijd op nieuw terrein. Maar je draagt ook je steentje bij tot iets wat een grote impact heeft op de maatschappij. Het zijn onderwerpen waar mensen mee begaan zijn en waar je met je kennis uit de praktijk toelichting en duiding bij kan geven."