2023-25

5 december 2023 23
Witte waterstof: nieuwe
energiebron voor de binnenvaart?
Waterstof kan gebruikt worden als
brandstof en zou een belangrijke bijdrage
kunnen leveren aan de energietransitie. Het
moet worden geproduceerd, of het komt
vrij bij bepaalde productieprocessen. Maar
wat als het gewoon gedolven zou kunnen
worden, zoals olie of aardgas?
DOOR CHRIS VAN LOON
Waterstof is een chemisch element
met de naam Hydrogenium (H) en
atoomnummer 1. Het is het meest
voorkomende element in het heelal.
In de atmosfeer van de aarde komt het
nauwelijks voor als zuivere waterstof
omdat het zich bindt met zuurstof en
zo water vormt. Waterstofgas (H2) is
het lichtste gas, kleurloos en brandbaar
maar heeft een lage energiedichtheid
per volume-eenheid, daarom wordt het
gecomprimeerd om het in te kunnen
zetten als brandstof. Dat kost ongeveer
10 procent van de energie. De energiedichtheid
neemt dan wel sterk toe, tot
bijna drie maal die van aardgas.
Grijze waterstof
Waterstof wordt op verschillende
manieren geproduceerd en dat kost
relatief veel energie, waardoor het
duur is – en daardoor veelal niet toepasbaar
zonder subsidies of garanties
van overheden. Elke manier van produceren
heeft zijn eigen kleurcode,
waarbij grijze waterstof het meest
vervuilend is. Hier komt bij het maken
van waterstof veel CO 2
vrij; voor elke
kilo waterstof komt zeven maal zoveel
gewicht aan koolstofdioxide vrij.
Voor de verontreiniging van het milieu
en de daarmee gepaard gaande
uitstoot van zwaveldioxide (SO 2
) en
stikstofoxiden (NOx) maakt het nog
uit of de benodigde elektriciteit wordt
opgewekt door bruinkool, steenkool,
aardolie of aardgas. Om de footprint
van deze productie te verkleinen, kan
de vrijgekomen CO 2
worden opgevangen
en opgeslagen in bijvoorbeeld lege
aardgasvelden.
Zuiver water bestaat uit twee waterstofatomen en een zuurstofatoom.
Groene waterstof
Het produceren van waterstof kan
tevens met elektrische stroom afkomstig
van kerncentrales, hierbij komt
geen CO 2
vrij maar wel radioactief
afval. Of deze waterstof groen mag
worden genoemd is een kwestie van
(politieke) interpretatie.
Met groene waterstof wordt bedoeld
dat de elektriciteit die nodig was voor
de productie ervan, gewonnen werd
uit hernieuwbare energiebronnen,
zoals windmolens, zonnepanelen en
waterkracht. Ook bij de vergassing van
biomassa komt waterstof vrij.
Of waterstof slaagt als vervanger van
olie en gas, als ‘energiedrager van de
toekomst’ hangt af van diverse factoren.
Is er voldoende van te maken of
te winnen bijvoorbeeld, wat zijn de
kosten van productie en transport, wat
is de werkelijke milieuwinst en
worden we er minder afhankelijk
door? Niet alleen van fossiele brandstoffen
maar ook van bepaalde regimes
en bedrijven die het produceren.
Nieuw maar toch oud:
witte waterstof
Er is een interessante ontwikkeling
gaande die mogelijk antwoord geeft
op veel van deze vragen: witte
Hernieuwbare energie uit wind en zon wordt gebruikt bij het produceren van groene waterstof. (foto’s Chris van Loon)
waterstof. Deze schone energiebron
zit gewoon in de aardbodem, en waarschijnlijk
in grote hoeveelheden.
Diverse bedrijven in de wereld zijn
aan het onderzoeken waar deze vorm
van waterstof zich bevindt, met veelbelovende
resultaten.
Omdat waterstofmoleculen zeer klein
zijn, ontsnappen ze vrijwel altijd.
Waterstof vervliegt dan snel. Daarom
zijn de vindplaatsen van deze vorm
van waterstof te vinden onder massieve
rotsbodems, die zelf weer bedekt
zijn met aardlagen zoals zand. Hieronder
bevindt zich water dat reageert
met ijzerhoudend gesteente en onder
zeer hoge druk natuurlijke waterstof
vormt.
Tot voor kort hielden wetenschappers
geen rekening met toepassing van deze
mogelijkheid ondanks de toevallige
ontdekking ervan in 1987 bij de plaats
Bourakébougou in Mali. Op zoek naar
water vond er tijdens het boren een
ontploffing plaats, waarschijnlijk door
het aansteken van een sigaret. De bron
bleef branden. Toen het vuur na enige
tijd was gedoofd, werd het boorgat
gesloten. Pas na 25 jaar besloot een
oliemaatschappij onderzoek te doen
naar de gebeurtenissen. De ontdekking
was opzienbarend: natuurlijke
waterstof.
Onuitputtelijk?
Op meerdere plekken op de wereld
doen bedrijven onderzoek naar de
potentie van witte waterstof. In
Australië is men al langer bezig met
het zoeken naar waterstofbronnen, die
ook daadwerkelijk op meerdere plaatsten
gevonden zijn. In de VS is ook het
bedrijf Natural
Hydrogen Energy LLC sinds 2019
bezig met het zoeken naar bronnen, in
Denver en mét resultaat.
In Spanje, aan de voet van de
Pyreneeën, boort Helios-Aragon naar
natuurlijke waterstof. Het bedrijf
claimt het eerste in Europa te zijn dat
witte waterstof levert. Onderzoeken
in Frankrijk en Zwitserland zien er
eveneens veelbelovend uit; onder het
alpine bergmassief bevinden zich
mogelijk grote voorraden.
Hoewel harde onderzoeksresultaten
over de hoeveelheid natuurlijke
waterstof ontbreken, gaan diverse
wetenschappers ervan uit dat de totale
voorraad witte waterstof aanzienlijk
is. Door de manier waarop het gas
sinds het ontstaan van de aarde wordt
gevormd, lijkt het plausibel dat dit
proces doorgaat, ook na exploitatie.
Of het schone gas daarmee onuitputtelijk
is, en voor welk deel het een rol
speelt in de totale energiemix is voer
voor discussie.
Tegenover veel enthousiasme staat
evenveel scepsis van anderen: witte
waterstof zou maar in marginale
hoeveelheden aanwezig zijn en een beperkte
rol kunnen spelen. Volgens een
recent rapport van TNO is het winnen
goedkoop en veelbelovend, maar niet
vóór 2030 realiseerbaar. Bovendien is
het aannemelijk dat er bij de exploitatie
ongewenst methaan vrijkomt.
Kansen voor de binnenvaart
Algemeen wordt verwacht dat waterstof
een belangrijke rol gaat spelen in
de energietransitie door als brandstof
te dienen voor energiecentrales,
transport, industrie en huishoudens.
In periodes dat er gebrek is aan zon en
wind kan waterstofopslag fungeren als
een buffer, een grote batterij.
Toegepast in verbrandingsmotoren
of via elektrolyse in een brandstofcel,
kan deze schone brandstof de fossiele
varianten vervangen. De opslag onder
hoge druk en een efficiënt distributiesysteem
zijn hierbij essentieel.
Met dit soort oplossingen krijgt de
binnenvaart de kans om in de
toekomst de schoonste manier van
transport te blijven!