Begin februari gingen de eerste palen de grond in en eind mei vierde SkyNRG de start van de bouw van hun eerste fabriek voor de productie van duurzame vliegtuigbrandstof, SAF in vaktermen, uit rest- en afvalstromen. De fabriek is helemaal ontworpen voor de toekomst. ‘Deze fabriek staat er over dertig jaar nog. Ik wil niet dat ik over een paar jaar al een achterhaalde installatie heb.’

Ergens de eerste in zijn is natuurlijk aantrekkelijk, maar pionieren vraagt ook uithoudingsvermogen en vasthoudendheid. Site-director Bart Rosendaal is vanaf het begin betrokken bij SkyNRG, pioniers in duurzame brandstof voor vliegtuigen. Hij blikt terug op bijna twee decennia waarin dit veld moeizaam van de grond kwam. ‘Toen we SkyNRG in 2009 oprichtten, bestond er nog geen markt voor duurzame luchtvaartbrandstof. Vliegtuigmotoren zijn ontworpen op kerosine en daar is in al die jaren geen verandering in geweest.’ Rosendaal en collega’s reisden de wereld over om bekendheid met SAF, sustainable aviation fuel, te creëren. ‘We hebben veel luchthavens bezocht. Als we bijvoorbeeld op een vliegveld als JFK in New York kwamen, zat de zaal vol, tot de directeur catering aan toe. Iedereen wilde er meer over weten. Een nieuwe luchtvaartbrandstof, dat was ongehoord. Op vliegvelden kun je één type brandstof kiezen: kerosine. Er is nergens een infrastructuur of een logistieke keten voor een alternatief.’

Er bestonden ook nog geen standaarden voor brandstoffen die een andere grondstof hadden dan aardolie, zoals plantaardige en dierlijke oliën en vetten die de basis vormen voor HEFA-SAF (Hydoprocessed Esters & Fatty Acids). Die standaarden waren nog in ontwikkeling bij de American Society for Testing and Materials. ‘Na goedkeuring van de standaard voor HEFA-SAF mochten we bij de luchthavens geen gebruik maken van hun flowmeters en andere apparatuur, uit angst dat onze brandstof de kerosine zou contamineren. We moesten dus zelf de hele logistiek opzetten, bijvoorbeeld eigen pompwagens laten bouwen, om direct into-wing te kunnen leveren.’

Bijmengverplichting

Pas tegen 2016 ontstond bij SkyNRG het plan voor een grootschalige SAF-fabriek. Het Europese mandaat om het bijmengen van SAF verplicht te stellen bracht verandering, vertelt Rosendaal. ‘Nu is de bijmengverplichting nog maar een paar procent, maar dat loopt op tot 70 procent tegen 2050.’ Dat het toch nog bijna tien jaar geduurd heeft om deze plannen te ontwikkelen heeft volgens Rosendaal meerdere oorzaken. ‘Natuurlijk speelde Covid een belangrijke rol. De luchtvaart viel compleet stil.’ Maar dat was niet de enige reden voor de vertraging. Om SAF uit bijvoorbeeld afgewerkt frituurvet te produceren is waterstof nodig. SkyNRG wilde hiervoor initieel groene waterstof inzetten, afkomstig van een nieuw te bouwen elektrolyser in Delfzijl. ‘Maar het rendabel ontwikkelen van grootschalige elektrolysers bleek complexer dan gedacht. Hierdoor was het risico van dit project hoog en zo werd ook het risico van ons project hoog, wat financiering van de SAF-fabriek in de weg zou staan.’ Uiteindelijk besloot SkyNRG om zelf waterstof te produceren op basis van het eigen afgas in combinatie met aardgas.

Hydrogeneren en isomeriseren

Het SkyNRG-proces zet verschillende grondstoffen, reststromen zoals afgewerkt frituurvet en residuen afkomstig uit bijvoorbeeld spijsolieraffinaderijen, via hydroprocessing omgezet in SAF. Eerst worden via hydrogenering zuurstof, stikstof en zwavel verwijderd en alle dubbele bindingen verzadigd, waardoor pure lineaire koolwaterstoffen ontstaan. Vervolgens worden geïsomeriseerd en deels gekraakt tot ze de juiste structuur en ketenlengte hebben om als luchtvaartbrandstof te dienen. Isomerisatie is een belangrijke stap om het smeltpunt van de brandstof te verlagen, zodat het niet stolt in de vleugels van het vliegtuig.

Omdat de grondstoffen van een groot aantal verschillende leveranciers afkomstig is, is het spectrum van de specificaties erg breed, vertelt Rosendaal. ‘Het zijn relatief kleine stromen, met allemaal verschillende samenstellingen en, omdat het rest- en afvalstromen zijn, niet geproduceerd conform specificatie. We hebben daarom veel geïnvesteerd in de voorbehandelingsinstallatie om de grondstoffen geschikt te maken voor het HEFA proces.’ De productiecapaciteit van de SkyNRG fabriek is met 100.000 ton per jaar klein ten opzichte van grote spelers als Neste en BP. Ter vergelijking, de jaarlijkse SAF-productie van Neste in Rotterdam komt tegen 2027 uit op 1,2 miljoen ton. ‘Het grote verschil is dat die fabrieken “Ship-in-ship-out” zijn’, legt Rosendaal uit. ‘Om SAF op die grote schaal te produceren, ben je afhankelijk van commodity-type grondstoffen die via wereldwijde aanvoerketens in grote bulkschepen worden aangeleverd. SkyNRG richt zich op duurzame residuen en afvaloliën die typisch in veel kleinere hoeveelheden vrijkomen en ook moeilijker te verwerken zijn.’

Geen afvalwater

Ondanks dat het proces het vooralsnog zonder groene waterstof moet stellen, is de plant ontworpen om zo min mogelijk milieu-impact te hebben. Rosendaal noemt een aantal karakteristieke aspecten van de nieuwe faciliteit. ‘We lozen geen afvalwater. We winnen dit terug door het in te dampen en te condenseren in een zogenaamde zero-liquid discharge unit.’ Een andere maatregel om de CO₂-voetafdruk te verkleinen is de inzet van elektrische procesverhitters. Daar had het ingenieursbedrijf Technip Energies nog een behoorlijke kluif aan, zo bleek. ‘Er zijn nog maar weinig aanbieders van grote elektrische procesverhitters van bijvoorbeeld 10MW. Ook krijg je te maken met ontwerpuitdagingen als ruimte voor extra transformatoren, gelijkrichters, bekabeling en elektromagnetische straling.’

Robothonden

SkyNRG ontwierp haar fabriek met het oog op de toekomst. ‘Deze fabriek staat er over dertig jaar nog. Ik wil niet dat ik over een paar jaar al een achterhaalde installatie heb’, aldus Rosendaal. Hij ziet perspectief in de inzet van robots en drones in de fabriek. ‘Denk aan het gebruik van robothonden om veiligheidsrondes te lopen. Zo’n robot kun je 24 uur per dag inzetten. Door deze uit te rusten met sensoren, zoals infrarood om temperatuur van lagers van compressoren te monitoren, H₂S of CO-sniffers, of microfoons om ultrasone geluiden van lekkages of vibraties van pompen te registreren, kun je een enorme hoeveelheid data verwerven die je ook kunt gebruiken bij het opstellen van een preventief onderhoudsprogramma.’ Ook is bij het ontwerp al geanticipeerd op de inzet van drones voor inspecties. ‘Dat kan omdat we een grassroots-installatie bouwen en dus geen rekening hoeven te houden met bestaande installaties op het terrein.’