Nafta elektrisch kraken lijkt dé manier om de CO₂-productie in de petrochemische industrie te verlagen. Op de Brightlands Chemelot Campus in Geleen is een eerste Finse proeffabriek in aanbouw.

Kunststoffen als polyetheen en polypropeen hebben de monomeren etheen en propeen als grondstof. Die twee koolwaterstoffen zijn het product van naftakrakers, industriële installaties die de aardoliefractie nafta thermisch opbreken in kortere koolwaterstofketens. Tijdens het kraken ontstaan etheen, propeen en restproducten zoals benzeen, butadieen en benzine. Kraken gebeurt met stoom bij 850 ^oC en kost daarom veel energie die nu nog afkomstig is van fossiele brandstoffen.

Het Finse bedrijf Coolbrook ontwikkelde een RotoDynamische Reactor, de elektrisch aangedreven RDR e-Cracker. Ceo Harri Johannesdahl legt uit: ‘Een traditionele kraker verwarmt de nafta via de wanden van de reactor, de hele installatie moet dus warm zijn. Wij verwarmen alleen de nafta.’ Een rotor in de reactor versnelt het gasvormige nafta tot boven de geluidssnelheid. De supersone schokgolf die dan ontstaat zorgt voor de omzetting van kinetische energie in warmte. Bij elke passage langs de rotor stijgt de temperatuur met 80 à 100 °C. Na tien passages is de nafta heet genoeg voor het kraakproces.

Kortere reactie

De kraker van Coolbrook heeft meer voordelen dan alleen fossiele energie vervangen door elektrisch opgewekte rotatie-energie. ‘We maken twintig procent meer etheen met dezelfde hoeveelheid nafta als een traditionele kraker. Dit komt doordat het chemische proces efficiënter verloopt bij de temperatuur van 900 °C die we bereiken en omdat de reactie veel korter duurt, maar 60 ms tegenover 200 à 500 ms in een traditionele kraker.’ Op zijn website claimt Coolbrook dat het proces de CO₂-uitstoot met 100 % reduceert, 30 % minder energie verbruikt en daardoor 60 % meer winst oplevert.

In Finland toonde Coolbrook het proof-of-principle aan. Met een investering van € 12 miljoen bouwt het bedrijf een pilotplant die vanaf 2021 zo’n 500 kg nafta per uur gaat verwerken. De plant komt bij de Brightlands Chemelot Campus in Geleen, op hetzelfde industriepark waar ook chemiereus Sabic twee traditionele naftakrakers runt. De pilotplant zou eind 2020 openen, maar de stikstofcrisis, die een nieuwe milieuvergunning noodzakelijk maakte, en COVID-19 gooiden roet in het eten.

De vorming van roet is trouwens een issue bij alle kraakprocessen, waardoor je naftakrakers geregeld moet reinigen. Johannesdahl: ‘We verwachten dat onze reactor minder koolstof produceert. De pilotplant moet antwoord geven op dit soort vragen. We willen juist de operationele aspecten van de elektrische kraker achterhalen.’

Consortium

Coolbrook is niet de enige die elektrische naftakrakers onderzoekt. In Duitsland werkt BASF aan een traditionele, maar elektrisch verwarmde kraker. De noodzaak tot meer milieuvriendelijke productietechnieken dreef de belangrijkste exploitanten van naftakrakers in elkaars armen. Onder leiding van de Brightlands Chemelot Campus, richtten BASF, Borealis, BP, LyondellBasell, Sabic en Total het Cracker of The Future Consortium op.

De zes bedrijven willen gezamenlijk uitzoeken welke technieken het best geschikt zijn om ‘naftakraken’ te verduurzamen. Vanwege afspraken rondom intellectuele eigendommen, wil het consortium nog niet inhoudelijk ingaan op zijn plannen. Omdat Coolbrook en het consortium de locatie in Geleen delen, gaan ze elkaar ongetwijfeld vinden.