KOOLSTOF AFVANGEN MET ANNELOT

STUDENT IN DE KIJKER

Wil Vlaanderen in 2050 klimaatneutraal zijn, dan moet in snel tempo komaf gemaakt worden met de emissie van CO2. Bedrijven experimenteren met technologieën die verhinderen dat koolstofdioxide in afvalgassen uitgestoten wordt. Koolstofafvang, heet dat. Annelot Van den Bogaert, masterstudente industrieel ingenieur chemie op Campus Diepenbeek, ontwikkelde een nieuwe technologie die niet alleen tot betere resultaten leidt maar ook merkelijk goedkoper is. Voor haar baanbrekend werk werd ze beloond met de eerste prijs van de ingenieursvereniging ie-net in de categorie industrieel ingenieur.

‘ Helder en duidelijk’, ‘een uitstekende presentatie’, ‘een groot potentieel voor vele toepassingen’, … de jury van de ie-net prijzen 2021 kwam woorden tekort om de prestatie van Annelot in de verf te zetten. Er is dan ook sprake van een veelbelovende stap voorwaarts om de chemische absorptie van CO2 te optimaliseren en financieel aantrekkelijker te maken. Prof. Mumin Enis Leblebici, promotor van het bekroonde werk, deelt in de eer en terechte trots.

Annelot Van den Bogaert

© Dries de Krom

Verdunning

Waar gaat het om? Annelot legt uit: “De beste methode om CO 2 uit afvalgassen te halen, is de chemische absorptie ervan door monoethanolamine (MEA). Dat is een vloeistof die gebruikt wordt voor het verwijderen van zure componenten uit gasstromen. Het product wordt verdund met water omwille van de hoge viscositeit en corrosiviteit van het solvent. Aan deze praktijk zijn echter nadelen verbonden. Om te beginnen leidt de verdunning van de vloeistof tot hogere pompkosten. Er is immers een hoger debiet solvent nodig om voldoende CO 2 te verwijderen. Daarenboven beschikt de klassieke gepakte kolom over een beperkt contactoppervlak tussen solvent en gas..”.

Dat de chemische absorptie van CO 2 door MEA maar in een beperkt aantal industriële processen wordt gebruikt, is volgens Annelot geen toeval. “Het is gewoon economisch niet interessant. Het zijn het regeneratieproces en het beschikbare contactoppervlak die de kosten opdrijven. Tijdens de regeneratie van de vloeistofstroom worden CO 2 en MEA van elkaar gescheiden, zodat MEA hergebruikt kan worden. Dat gebeurt door middel van hete stoom. Omdat de vloeistofstroom water bevat, gaat een deel van de energie naar het opwarmen ervan in plaats van naar de vrijzetting van CO 2 en MEA na absorptie. Daarnaast zorgt het beperkte contactoppervlak voor een meerkost. Door de verdunning van de MEA-stroom is er minder contact mogelijkheid voor de reactie. Dat betekent dat er grotere – dus duurdere – kolommen nodig zijn om het proces efficiënt te laten verlopen”.

Aerosolreactor

In de literatuur vond Annelot een interessant alternatief: een sproei - kolom die het solvent vernevelt. “De vorming van druppels maakt het contactoppervlak tussen de gas- en de vloeistofstroom groter. Het gebruik van een sproeikolom, voorkomt alvast problemen als drukval of beschadiging van het pakkingsmateriaal. De hoge regeneratiekost is echter nog niet van de baan. Vernevelaars zijn namelijk niet allemaal geschikt voor solventen met hoge viscositeit zodat het verdunnen van MEA noodzakelijk blijft en er dus water in de vloeistofstroom blijft zitten”.

De oplossing die Annelot bedacht, is tweevoudig. Ze ging aan de slag met enerzijds een aerosolreactor, uitgerust met een ultrasone vernevelaar en anderzijds een hogere MEA-concentratie. “De ultrasone technologie laat toe om solventen met een hogere viscositeit te gebruiken. Daarmee is het probleem van de corrosiviteit van MEA opgelost aangezien een aerosolreactor geen pakkingsmateriaal heeft. Maar er is meer. Omdat het solvent geen water meer bevat, is er ook geen extra energie meer nodig tijdens het regeneratieproces. Daar komt nog eens bij dat de aerosolreactor een kleiner volume heeft dan een sproeikolom: het beschikbare contactoppervlak wordt immers bepaald door de grootte van de spray en de reactor is daarop afgestemd”.

Economische meerwaarde

Via experimenteel onderzoek kon Annelot aantonen dat het gebruik van geconcentreerde MEA-oplossingen in een aerosol - reactor effectief tot een succesvolle absorptie van CO 2 leidt, iets wat nog nooit eerder in de literatuur is aangetoond. Bovendien laat deze technologie toe om de regeneratiekosten te reduceren door de afwezigheid van water en kan er gebruik gemaakt worden van een compactere, dus minder dure reactor. Hightech met een economische meerwaarde, Annelot heeft de eerste prijs van ie-net duidelijk niet gestolen.

Yves Persoons