Monsters nemen hoog boven de Maasvlakte

Wetenschap in Uitvoering

Voor een groep TNO’ers is een kolencentrale het werkterrein: het CO2 moet uit de rook.

Bij verbranding van gas, olie of steenkool ontstaat het broeikasgas CO2. Zolang deze brandstoffen populair blijven, zullen ze bijdragen aan de klimaatverandering. Tenzij het gevormde CO2 wordt afgevangen en afgevoerd naar de diepe ondergrond. Het is een dure oplossing waarvoor nog weinig animo is, maar het kan wel eens de enige uitweg blijken.

Het Nederlandse onderzoeksprogramma CATO (CO2-afvang, transport en opslag) gaat na wat de voornaamste barrières zijn op de weg naar ondergrondse opslag. In dit verband werkt kennisinstituut TNO in Delft met ongeveer 15 onderzoekers aan de vraag hoe het gangbare proces om CO2 uit rookgas te verwijderen kan worden verbeterd. Dat proces is gebaseerd op de werkstof MEA dat CO2 goed opneemt maar bij temperatuurverhoging ook weer snel loslaat. TNO onderzoekt het proces niet alleen in het laboratorium maar ook in een unieke proefinstallatie bij de kolencentrale van E.ON. Deze krant volgde twee TNO-onderzoekers op twee verschillende dagen.

Maandag 16 juli, ochtend

De onderzoekers zouden normaal hun gang gaan en de verslaggever zoveel mogelijk negeren, dat was de afspraak. Maar haalbaar blijkt dat niet. Zonder nadere uitleg is de technische conversatie, die in het Engels gevoerd wordt, onbegrijpelijk. Ook bestaat veel van het dagelijks werk uit rekenen, schrijven en lezen.

Toevallig wordt er vandaag ook veel vergaderd. TNO is, buiten CATO-programma en broeikasbesognes, een business-to-business samenwerking aangegaan met een bedrijf in India dat CO2 wil terugwinnen uit rookgas om het voor groentekassen te gebruiken. Het wil niet MEA maar een ander absorptiemiddel gebruiken – er zijn er tientallen – en nu is TNO ingeschakeld voor de procesoptimalisatie. TNO berekent op afstand wat er, bij een gekozen schaalgrootte, aan opbrengst en energieverbruik (en dus kosten) is te verwachten en hoe zich dat verhoudt tot het MEA-proces dat als referentie dient.

TNO-onderzoeker Purvil Khakharia heeft de laatste berekeningen en testresultaten net dat weekend naar India gemaild. Dat Khakharia ook uit India komt is een gelukje want al verstaan de Nederlanders de Indiërs goed, Khakharia begrijpt ze beter. Khakharia deed zijn bachelor in Bombay en studeerde af in Delft. Hij werkt nu een jaar aan CO2-afvang. Hij vatte het werk voor de groep in India samen in twee rapporten, één met berekeningen, één met metingen. In een telecall via Skype zullen de rapporten die ochtend besproken worden. Principal scientist Earl Goetheer, die zijn kamer deelt met Khakharia, komt erbij zitten. Peter Petiet, projectmanager, houdt bij wat er wordt gevraagd en afgesproken.

Zowel de Nederlandse als de Indiase groep, ook drie man sterk, zet de rapporten op het computerscherm. Maar zien doen zij elkaar niet, er zijn geen webcams. Zo komt het dat de Indiërs denken dat steeds Petiet het woord voert terwijl die meestal zwijgt. En zo kunnen de TNO-ers onderling communiceren zonder dat India het merkt. Nee schudden, een briefje doorschuiven. Een enkele keer, als India overvraagt, wordt een lange neus naar het scherm getrokken.

India heeft de rapporten ‘nog niet helemaal’ gelezen en heeft daarom misschien meer te vragen dan strikt nodig is: de Skype-conferentie duurt bijna twee uur. Geen detail blijft onbesproken. De Indiërs willen vooral weten hoe snel hun werkstof gaandeweg zal degraderen en hoezeer stalen vaten en pijpen door de stof worden aangetast.

De TNO-ers blijken een perfect op elkaar ingespeeld team. Terwijl de een al pratend en hoofdrekenend tot schattingen komt, rekent de ander het bliksemsnel na op zijn smartphone. Goetheer onderstreept herhaaldelijk dat theorie en praktijk uit elkaar kunnen lopen, dat labresultaten zich niet zomaar laten vertalen naar een proefinstallatie. “De Gibbs-Helmholtz-vergelijking is maar een benadering” roept hij keer op keer, nu eens op dan weer van de tafel klimmend.

De Delftenaren hebben de speciale werkstof van de Indiërs getest in een laboratoriumopstelling die ze de ‘microplant’ noemen. Maar voor een deel rekenen ze ook aan de hand van gegevens uit de literatuur. Khakharia meldt dat de microplant in een weekend ontregeld raakte en veel vloeistof uit de stripper (zie tekening linksboven) verloor. Dat verklaart een paar vreemde getallen in rapport twee.

Maandag 16 juli, middag

Na afloop van de telecall moet Khakharia op adem komen. Als de verslaggever er niet was geweest had hij de tijd genomen om kalm te recapituleren. Nu beantwoordt hij vragen en loopt hij met hem naar de kantine van de TU Delft. Maar de luxe hapjes daar zijn niet aan hem besteed. Hij eet er zijn zelfgebakken roti met aardappel en paprika – te heet voor woorden, zeggen de mede-TNO-ers – en vertelt hoeveel hoger scheikundig ingenieurs in India in aanzien staan dan chemici. De collega’s hebben er begrip voor.

Waarom hield je de pech met de stripper-kolom niet uit het rapport, vraagt de verslaggever. Wat niet weet wat niet deert – het maakt nu een beetje een lullige indruk. “Welnee”, vindt Khakhari. “Such things happen. Het was een interessant extra experiment, ook voor de mensen in India.” En heeft hij eigenlijk enig idee hoe het lab van de Indiërs eruit ziet? Hebben ze een foto gemaild? “Nee”, zegt Khakharia. “Funny. Daar heb ik ook nooit naar gevraagd.”

Na de lunch kan de verslaggever een uurtje in zijn kleurboek kleuren als Khakharia rekent aan de laatste testen met de proeffabriek – Goetheer zit op de uitkomsten te wachten. Khakharia kan het reilen en zeilen van de installatie, die de helft van de tijd onbeheerd draait, real time op de computer volgen en verzamelt alle testresultaten. Hij kan ook op afstand bijregelen, als-ie zou willen.

Er hapert iets in het rekenwerk. Goetheer kan zijn ongeduld niet bedwingen en begint mee te rekenen, Khakharia uiteindelijk achter zijn computer verdringend. Klassiek probleem: in sommige notaties betekenen komma’s punten en andersom. Haast is geboden, om 14:00 uur is er alweer een vergadering.

TNO participeert in het internationale CO2-afvangprogramma OCTAVIUS, opvolger van CESAR (dat nog een enigszins redelijk acroniem had, de C staat voor CO2) en heeft op diverse tasks ingeschreven, steeds samen met een commerciële partner, want dat is vereist. Het programma heeft een looptijd van vier jaar en nu wordt gecontroleerd of alle werkzaamheden op schema liggen. Eén van de tasks bestaat uit het optimaliseren van een zure wassing die het ammoniak moet opvangen dat uit MEA kan vrijkomen als dat degradeert.

Na de vergadering laat Khakharia het gloednieuwe laboratorium zien waar naast de kleine microplant ook nog een ‘miniplant’ van een paar meter hoog staat. Het zijn allebei verkleinde versies van de pilotplant op de Maasvlakte. Ze krijgen niet echt rookgas te zuiveren maar perslucht waaraan CO2 is toegevoegd. Halverwege de rondleiding komt er een telefoontje van TNO-onderzoeker Arjen Huizinga die in een keet bij de pilotplant op de Maasvlakte zit. Er was korstsluiting geweest in een van de vele elektrische afsluiters waarmee de MEA-kringloop wordt bediend. Het duurde even voor hij wist welke afsluiter het was, inmiddels is de zaak verholpen.

Als Khakhari op zijn werkkamer weer achter de computer gaat zitten en laat weten daar nog tot een uur of acht te blijven, vindt de verslaggever het welletjes. Hij moet de volgende dag al vroeg op stap met Huizinga. Die moet naar de pilotplant bij de E.ON-centrale.

Dinsdag 17 juli, ochtend

De enorme E.ON-kolencentrale met in zijn schaduw de pilotplant van TNO ligt niet ver van de zee tegenover Hoek van Holland. De centrale bestaat uit twee productie-eenheden van elk 540 megawatt. Hij is in de loop van de tijd uitgebreid met installaties die zowel zwaveloxiden als stikstofoxiden uit de rook halen. Bij een nieuw te bouwen eenheid wil E.ON ook CO2 gaan afvangen.

Huizinga loodst de verslaggever langs de beveiliging en koerst richting controlekamer. Hij is een onvermoeibare troubleshooter met een snelle, praktische aanpak. Er zijn de laatste tijd problemen met met de reproduceerbaarheid van de processen in de pilotplant. Nu hij toch bij de controlekamer is, vraagt hij gelijk maar eens of er andere kolen verstookt worden dan in het vorige meetprogramma. Dat blijkt het geval en hij zet het gelijk op de voicemail van Goetheer. “Er worden andere kolen verstookt.”

De pilotplant, met de allure van een kleine raffinaderij, ligt er prima bij. Alles werkt zoals het hoort, ziet Huizinga in een oogopslag. Waaraan hij het precies ziet, zou-ie niet kunnen zeggen. Misschien dat hij het vooral hoort: dat de pompen draaien zoals het moet. Wat je ziet is dat er niets lekt of rookt.

In een bouwkeet die als kantoor diens doet, staat de meet- en regelapparatuur. Huizinga zet het flowschema op het computerscherm dat ook Purvil Khakharia in Delft kan bekijken. Vloeistofstromen en temperaturen zijn zoals het hoort. Je kunt afsluiters sluiten door icoontjes in het schema met de muis aan te klikken. Huizinga doet het voor. Achter zijn rug klikt het in een schakelkast.

Nu gaat hij de verslaggever de hele plant laten zien en hij maakt daar geen half werk van. Hij wijst de plek aan in de E.ON-schoorsteen waar een gat is geboord om wat rookgas af te tappen. Daar begint het allemaal. Vandaar wordt het rookgas onderin de absorber-kolom gebracht (zie tekening). Maar omdat er onvermijdelijk condensatie optreedt van waterdamp moet ook condens worden afgevoerd.

Door dit soort dingen is zo’n installatie in de praktijk veel ingewikkelder dan het flowschema laat zien. Voor het opwekken van de stoom die de stripper moet verhitten is bijvoorbeeld een aparte stoomgenerator aangelegd die elektrisch verhit wordt. Er is een vermogen van 50 kW voor nodig, daaraan zie je hoeveel energie het CO2-afvangen kost. In een commerciële installatie zou natuurlijk stoom van de centrale zelf gebruikt worden.

Via een geïmproviseerd stelsel van omlopen en steeds kleinere ladders voert Huizinga de verslaggever naar de top van de absorberkolom, op 20 meter hoogte. “Of had je last van hoogtevrees”, vraagt hij, als het laatste platformpje wordt betreden. Hij vindt nog een ongerechtigheid: de waterdichte omwikkeling van een meetsonde is losgewaaid.

Als ook het laatste detail bekeken is, gaat Huizinga monsters nemen uit de absorber- en stripperkolom. Behoedzaam tapt hij de gelige vloeistoffen af, de één lauw, de ander heet. Hij laat het aftapsel ruiken. Aminen zoals MEA hebben een slechte naam, ze hebben een vissige geur, maar in dit geval valt het reuze mee. Een fietsbinnenband stinkt erger.

Zullen we de monsters gaan wegbrengen of wou je nog koffie, vraagt hij, wijzend op een groezelig apparaat in de keet. De verslaggever wil monsters wegbrengen.