Van aardgas kun je diesel maken; dit proces heet Gas-To-Liquids (GTL). De Fischer-Tropsch-katalysatoren die je daarvoor nodig hebt, verliezen echter na verloop van tijd deels hun werking. Promovendus Denzil Moodley (31, Zuid-Afrika) van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) vond één van de schuldigen: koolstof. Hij bracht in beeld hoe dit precies in zijn werk gaat; zodat de katalysatoren verbeterd kunnen worden. Donderdag 6 november hoopt hij op dit werk te promoveren.

In tijden van hoge aardolieprijzen kan het aantrekkelijk zijn aardgas om te zetten in vloeibare brandstoffen. Deze technologie is ook interessant voor landen om geld te verdienen aan hun grote aardgasvoorraad. Zoals Qatar in het Midden-Oosten.

Het omvormen gebeurt met het Fischer-Tropsch-proces (FT): aardgas wordt omgezet in een mengsel van diesel en nafta, de grondstof voor veel chemicaliën. Moodley's werkgever Sasol (een Zuid-Afrikaanse multinational) heeft op basis van dit proces in Qatar samen met Qatar Petroleum een fabriek gebouwd die beide stoffen produceert (zie foto, in totaal 34.000 vaten per dag).

In de eerste stap wordt in grote reactoren aardgas met behulp van katalysatoren, zuurstof en stoom omgezet in zogeheten 'syn-gas', een mengsel van waterstof en koolmonoxide. In de volgende tussenstap -strikt genomen het daadwerkelijke FT-proces- wordt het syn-gas omgezet in een wasachtig mengsel. Dit wordt tenslotte omgezet in (synthetische) brandstoffen, hoofdzakelijk diesel.

Hogere kwaliteit
Deze synthetische dieselbrandstof is van hogere kwaliteit dan diesel uit (natuurlijke) aardolie. Bij inspuiting in de motor ontbrandt de synthetische brandstof gemakkelijker. Daarnaast is hij schoner: synthetische diesel bevat minder zwavel- en stikstofcomponenten, waardoor verbranding minder schadelijke emissies oplevert.

Net als met alle industrieel gebruikte katalysatoren blijken de katalysatoren van kobalt na verloop van tijd minder actief te worden. Uit tests in ‘pilot-plants’ blijkt de werking af te nemen en na twee maanden te stabiliseren. Kobalt is echter een duur metaal, dat je graag optimaal benut.

Koolstof
Moodley bevestigt nu eerder TU/e-onderzoek, dat het teruglopen van de activiteit niet komt door oxidatie, zoals vaak wordt gedacht. Hij laat ook zien dat het verschillende verschijningsvormen van koolstof zijn die de kleine kobaltdeeltjes langzaam maar zeker bedekken; en dus waarschijnlijk verantwoordelijk zijn voor een deel van de waargenomen deactivering. De promovendus gebruikte verschillende technieken om dit te vast te stellen, waaronder elektronenmicroscopie en Low Energy Ion Scattering (LEIS), twee specialismen van de TU/e.

Op basis van dit onderzoek deed Moodley veel nieuw begrip op over de deactivering van de katalysatoren; een belangrijk onderwerp in dit onderzoeksgebied. Hiermee kan Sasol het Fischer-Tropsch-proces effectiever gaan toepassen.

Internationale samenwerking
Het wetenschappelijke onderzoek naar katalysatoren in Nederland is van wereldniveau. Voor Sasol sinds 2001 reden om samen te werken met de TU/e. Een aantal medewerkers van het bedrijf werkt op dit moment in de TU/e-onderzoeksgroep Physical Chemistry of Surfaces in Catalysis van prof. dr. Hans Niemantsverdriet.
Sasol profiteert zo van de brede kennis van de TU/e-groep op gebied van katalysatoren, maar ook van het uitgebreide netwerk en de beschikbare moderne karakterisatietechnieken. Voor de TU/e-onderzoeksgroep is deze constructie interessant vanwege de opgedane nieuwe kennis en de toegang tot praktijkproblemen en materialen uit de industrie.

Noot voor de redactie

Meer informatie: wetenschapsvoorlichter Jim Heirbaut, tel. 06 - 4194 2160, e-mail J.Heirbaut@remove-this.tue.nl.

'terug'