IJzer kanshebber als CO2-vrije hernieuwbare brandstof | Maritiem Nederland
Nieuws
Binnen een decennium is de toepassing van ijzer als brandstof zowel technisch als economisch haalbaar.

IJzer kanshebber als CO2-vrije hernieuwbare brandstof



Redactie | vrijdag 13 maart 2020
MET Event

Recent onderzoek toont aan dat ijzer een kansrijke optie is als CO2-vrije hernieuwbare brandstof voor de scheepvaart. Dit blijkt uit een studie die als ‘Maritiem Innovatie Impuls Project’ van Nederland Maritiem Land met steun van het ministerie van EZK op initiatief van het Maritiem kennis Centrum MKC werd uitgevoerd. Naast het MKC bestond het onderzoeksteam uit werktuigbouwkundigen van TU Eindhoven, TU/e-studententeam SOLID en Δelta Σigma Marine Engineering Consultancy. 

Ook de Nederlandse Defensie Academie (faculteit Militaire Wetenschappen, locatie Den Helder) en diverse industriële partijen, werven, reders, KVNR, BV, TNO en MARIN waren betrokken bij het onderzoek.

Metaalbrandstoffen

IJzer kan, net als enkele andere metalen, branden en warmte produceren. Het ijzerpoeder dat hiervoor wordt gebruikt heeft een korrelgrootte vergelijkbaar met de dikte van een haar. TU Eindhoven doet al enige tijd onderzoek naar ‘Metaalbrandstoffen’ als circulaire energiebron en ziet ijzer als kansrijke optie voor drie toepassingsgebieden: energiecentrales, procesindustrie en scheepvaart.

Hieronder is het proces schematisch weergegeven (bron: McGill University). Tekst gaat verder onder de afbeelding.

Het circulaire groene karakter van ijzer komt met name naar voren door het verbrandingsproduct (Fe2O3) met groen gevormde waterstof weer te reduceren tot opnieuw ijzerpoeder (zie afbeelding links). IJzeroxidepoeder treedt hiermee in feite op als veilig opslagmedium voor waterstof en indirect van elektriciteit. Verder wordt er bij de verbranding van ijzer geen CO2 gevormd en mogelijk niet of nauwelijks NOx en ijzeroxidestof uitgestoten.

In vergelijking met andere alternatieve brandstoffen heeft ijzer een aantal voor- en nadelen. De belangrijkste voordelen zijn het circulaire karakter en het ontbreken van de noodzaak tot koeling of compressie van de brandstof voor de opslag ervan. Bovendien is ijzerpoeder, in vergelijking met alternatieve brandstoffen, niet of nauwelijks giftig, explosief of corrosief. Een groot nadeel is echter de lage energiedichtheid, per kg, die nauw samenhangt met de relatief hoge soortelijke massa van ijzer.

Stoom opnieuw in beeld

Om van warmte uiteindelijk te komen tot rotatie-energie zijn tussenstappen nodig, waarbij stoom weer in beeld komt. Sinds de jaren tachtig wordt stoom niet of nauwelijks meer voor scheepsvoortstuwing toegepast. Het gevolgd was dat in deze studie weer alles ter discussie kwam te staan. Veel aandacht is daarbij besteed aan de eis om de scheepsenergie-installatie zo compact en licht mogelijk te houden, ten gunste van de zogenoemde payload. Een van de opties om zowel het rendement te maximaliseren als het machinegewicht te verminderen is gevonden in de toepassing van 'superkritische' CO2 als medium in plaats van stoom. Hiervoor is echter nog veel ontwikkeling nodig.

Niet alleen machinegewicht en volume zijn kritisch. Een ander belangrijk aandachtspunt is dat het verbrandingsproduct, ijzeroxidepoeder, zwaarder is dan ijzerpoeder en aan boord meegevoerd moet worden voor latere recycling aan de wal. Reden om ook de economische haalbaarheid te onderzoeken. Hierbij zijn drie cases voor schepen in oplopende grootte geanalyseerd. Naast het verbrandingsproces is ook gekeken naar het logistieke en transportproces, zowel aan boord als op de wal.

Binnen één decennium

De onderzoekers concluderen dat de toepassing van ijzer als scheepsbrandstof uit zowel technisch als economisch oogpunt vóór 2030 haalbaar is. Wel trekt het hogere brandstofgewicht een sterke wissel op het scheepsontwerp en het operationele profiel. Vooral het brandstofbunkergewicht in relatie tot vaarafstand en laadvermogen speelt hierbij een rol. Bij de toepassing van ijzer als brandstof zal er vaker gebunkerd moeten worden dan nu gebruikelijk is.

Net zoals dat voor andere CO2-vrije brandstoffen geldt, is een gelijk speelveld ten opzichte van fossiel een cruciale succesfactor, met een sterke rol voor nationale en internationale overheden.

Nadere informatie over het project is te vinden op de website van het MKC of door contact op te nemen met projectleider Caspar Kramers.

Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Maritiem Nederland.

Abonneer je nu!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Bent u nog niet bekend met Maritiem Nederland? Vraag dan hier uw proefabonnement aan!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Word ook abonnee!

Neem nu een abonnement en ontvang elke maand hèt vakblad voor de maritieme sector op de deurmat.

Sluit nu een abonnement af

Partners Maritiem Nederland