Hoe worden eFuels echt duurzaam?

Onze planeet is rijk aan energie. Zon en wind zijn onuitputtelijke hulpbronnen. Dat geldt voor de wereld als geheel. Lokaal bekeken is het een ander verhaal. Regio’s met weinig zon of wind kunnen niet of maar gedeeltelijk met deze bronnen in hun energiebehoefte voorzien. In Duitsland draaien windmolens bijvoorbeeld gemiddeld slechts circa 66 dagen per jaar op vol vermogen. In 2022 leverden ze volgens de Duitse Bundesnetzagentur 25,9 procent van het stroomverbruik. Een deel van deze duurzaam gewonnen energie levert in elektrische auto’s een belangrijke bijdrage aan de milieubalans van de mobiliteit. Momenteel zijn er wereldwijd echter nog circa 1,3 miljard auto’s die nog vele jaren met een verbrandingsmotor blijven rondrijden. Om die milieuvriendelijk te laten rijden, zijn er andere oplossingen nodig. Bijvoorbeeld klimaatneutraal geproduceerde synthetische brandstoffen, zogenaamde eFuels. Daar zet Porsche zich voor in met een nieuwe productiefaciliteit in Zuid-Amerika.

Pilotproject in Patagonië

Punta Arenas ligt in het uiterste zuiden van Chili in de regio Patagonië. De zuidelijkste stad van de wereld met circa 130.000 inwoners is het belangrijkste handelscentrum aan de westkust van de Straat Magellaan. Het is een winderige plek. Onophoudelijk en bijna altijd uit dezelfde richting waait er een harde wind over het kale landschap. De windkracht maakt bizarre sculpturen van de bomen – Flagtrees (vlaggenbomen) worden ze wel eens genoemd. Maar tot nu toe werd de energie van de wind niet benut. Terwijl de wind de windmolens 270 dagen per jaar op vol vermogen zou kunnen laten draaien. Porsche wil deze schat samen met internationale partners delven en neemt voor 11,6 procent deel in het Chileense bedrijf Highly Innovative Fuels (HIF). Het doel is om de windenergie daar te gebruiken voor de productie van synthetische brandstoffen. De in december 2022 in gebruik genomen productiefaciliteit bij Punta Arenas heet Haru Oni, wat in het lokale dialect ‘land van de winden’ betekent. Voor de huidige pilotfase staat er al jaarlijks 130.000 liter eFuels op de productieplanning.

Brandstof uit lucht en water

De voortdurende beschikbaarheid van groene stroom is vooral belangrijk omdat de eerste stap in de productie van eFuels er veel van nodig heeft: de elektrolyse om waterstof te winnen. Water (H₂O) is een zeer stabiele chemische verbinding. Twee waterstofatomen (H) vormen met een zuurstofatoom (O) een watermolecuul. Het kost veel energie om de waterstof van deze verbinding los te maken. Omdat de Patagonische wind die onophoudelijk levert, kan waterstof daar duurzaam en voordelig worden geproduceerd. In energiearme regio’s moet daarentegen de opgewekte energie direct voor de energievoorziening worden gebruikt.

Naast waterstof is er nog een bestanddeel nodig voor de eFuelproductie: koolstofdioxide (CO₂), het broeikasgas dat bij een te hoge concentratie in de atmosfeer bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Dit CO₂ kan door middel van Direct Air Capture (ofwel het rechtstreeks uit de lucht halen) uit de lucht worden gefilterd. Daarbij stroomt de lucht door een keramisch filter dat lijkt op een katalysator van een auto. De stromingskanalen zijn echter niet voorzien van edelmetalen, maar van een chemische stof waaraan de CO₂-moleculen zich binden. Als alle plekken, waaraan het CO₂ zich kan hechten, bezet zijn, wordt het filter afgesloten, gevacumeerd en verwarmd. In de warmte maakt het CO₂ zich los en kan het worden afgezogen in een tank. Voor één liter eFuel wordt concreet uit drie liter ontzout zeewater de waterstof geëxtraheerd en uit 6.000 kubieke meter lucht het CO₂.

Productie en gebruik van eFuels

Daarna zorgt een synthese-installatie ervoor dat waterstof en CO₂ zich binden. Zo ontstaat methanol. Dat kan goed worden opgeslagen, getransporteerd en is lang houdbaar. Momenteel worden scheepsmotoren omgebouwd voor gebruik van methanol. Voor het gebruik in auto’s moet het nog een bewerking ondergaan en krijgt het in de laatste synthese – methanol naar benzine – nog extra koolstofverbindingen. De eindproducten zijn benzine- en dieselvervangers en eFuels, waarmee gangbare brandstoffen van minerale olie worden bijgemengd om ze verhoudingsgewijs steeds schoner te maken.

De visie