Van CO2 in de lucht naar brandstof in de tank

-Hester Smit

Op 22 januari 2021 vertrok het eerste passagiersvliegtuig dat deels op duurzame brandstof vloog. De brandstof is ontwikkeld door Shell en zou een nieuwe groene start in de luchtvaart zijn. Maar volgens critici was het een nog veel te kleine start. Na een lange coronaperiode lijkt het ‘gewone leven’ weer langzaam op gang te komen, want Schiphol stond in augustus 2021 alweer vol met passagiers en het vliegverkeer is alweer bijna verdubbeld ten opzichte van 2020. Door de stijging in de hoeveelheid vluchten zien we ook een enorme stijging in CO2-uitstoot in de lucht. Die uitstoot draagt bij aan het klimaatprobleem en moet dringend omlaag. Duurzame brandstof kan hierbij helpen, maar of het alle problemen op kan lossen… Dat lees je in dit artikel.

Nederland vliegt graag. Momenteel wordt er in de luchtvaart van Nederland op grote schaal kerosine als brandstof gebruikt. In 2018 werd er bijna vier miljard kg aan kerosine getankt; dat is genoeg om 1975 Olympische zwembaden mee te vullen. Deze kerosine wordt gemaakt van aardolie of aardgas en bij de verbranding ervan ontstaat CO2. Hierdoor wordt er elk jaar miljarden kilo’s aan CO2 uitgestoten en daarmee is luchtvaart de grootst groeiende bijdrager aan global warming binnen de transportsector in Europa.

Misschien denk je nu “Ach, ik reis maar twee keer per jaar met het vliegtuig, dat maakt toch niet zoveel uit?” Kijk maar eens mee naar de totale uitstoot van een simpele vakantievlucht. Een retourtje Nederland – Griekenland levert al gauw zo’n 600 kg CO2 uitstoot per persoon. Die hoeveelheid CO2 staat gelijk aan wat zou kunnen besparen met twee jaar vegetarisch eten. In de klimaatcrisis helpen alle kleine beetjes, maar het ene beetje helpt net iets meer dan het andere. Minder of helemaal niet meer vliegen zou dus al veel helpen, maar met een bevolking die zo van vliegen houdt werken wetenschappers zoals Joris Melkert liever aan een andere oplossing: duurzamer vliegen. Melkert is onderwijsdirecteur en universitair hoofddocent aan de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de TU Delft en zet zich via zijn onderwijs en onderzoek in voor duurzamere luchtvaart. “Het is een prachtig idee om gewoon minder te vliegen, maar dat gaat gewoon niet gebeuren vrees ik. Je ziet dat er een één op één koppeling is tussen welvaart in een land en de snelheid waarmee gereisd wordt. Als er een middenklasse opkomt gaat een land nou eenmaal meer vliegen..”  Dus er moet een andere oplossing komen. 

Meerdere partijen, waaronder Shell en TU Delft, hebben de afgelopen jaren aan een oplossing gewerkt voor dit grootschalige uitstoot probleem binnen de luchtvaart. Ze hebben een brandstof ontwikkelt waarbij het CO2 gehalte in de lucht weinig tot niet meer zal stijgen. Ze zetten namelijk de CO2 in de lucht om in een vloeibare brandstof voor in de tank. Deze brandstof noemen ze groene synthetische kerosine – oftewel duurzame, volledig door de mens geproduceerde, brandstof. Voor het maken van de groene kerosine heb je drie dingen nodig: CO2, water en groene energie. In figuur 2 is het hele proces van de productie weergegeven. De productie begint met het opwekken van groene energie; dat is energie dat is opgewekt door middel van bijvoorbeeld zonnepanelen en windmolens (stap 1). Met de energie die is opgewekt wordt water opgesplitst in waterstof en zuurstof (stap 2). De waterstof (H2) reageert met CO2 uit de lucht en door een scheikundige reactie tussen de twee stoffen vormt vloeibare kerosine (stap 3). De kerosine wordt in het vliegtuig getankt en het vliegtuig kan opstijgen (stap 4). Om te kunnen vliegen moet de kerosine weer een scheikundige reactie doorgaan, namelijk een verbrandingsreactie. Hierbij reageert de kerosine met zuurstof uit de lucht en er vormt weer CO2 (stap 5). Vervolgens wordt de uitgestoten CO2 uit de lucht gefilterd met grote ventilatoren die de CO2 splitsen van andere stoffen in de lucht (stap 6). Het vliegtuig stoot dus nog steeds CO2 uit, maar die het gas wordt gerecycled door het weer op te vangen en om te zetten in brandstof. Dit zorgt voor een CO2-neutraal proces. 

Het produceren van de groene brandstof is één ding, maar het gebruiken ervan is een ander. Alleen bij het gebruik van groene energie is duurzame kerosine volledig neutraal in uitstoot, maar dit blijkt een moeilijke opgave. In Nederland wordt er nog te weinig groene energie opgewekt om voldoende elektriciteit te leveren. Joris Melkert zegt dat de CO2-kring in figuur 2 nu voor 85% gesloten kan worden. Dat betekent dat 85 % van de CO2 gerecycled wordt en er maar 15 % extra CO2 vormt. “Hoe netter je het proces doorloopt, hoe beter je de kring sluit.” Een ander dilemma is dat vanuit regelgeving de duurzame kerosine gemengd moet worden met de traditionele kerosine. Tot nu toe mag de traditionele brandstof tot 50% worden aangevuld met de duurzame variant. Hier biedt de traditionele kerosine een soort smering van het mechaniek. De duurzame variant is dus eigenlijk te ‘schoon’ of puur. Melkert zegt echter dat dit veel meer kan worden. “In mijn onderzoek gaat tot 90% bijmengen ook gewoon goed, maar die hoeveelheid brandstof is er nu gewoon nog niet.” 

Met dit soort innovaties ligt de duurzame revolutie binnen de luchtvaart dus niet stil, maar het verloopt ook nog niet heel snel. In 2030 moet er vanuit de overheid al verplicht 14% duurzame brandstof worden toegevoegd aan vliegtuigen. Maar dit is weinig en duurt nog erg lang. Wat kunnen wij, de consumenten, doen om te helpen? Voorlopig is daar het antwoord nog op: gewoon minder vliegen. “De zuinigste brandstof is immers de brandstof die je niet gebruikt,” aldus Melkert. En jij? Wacht jij tot de overheid regels op gaat leggen aan de vliegmaatschappijen of ben je nu al bereid minder te vliegen?