# Van afvalgas naar brandstof

Afvalgassen uit de staal- en petrochemische industrie bevatten behalve koolstofdioxide vaak ook veel koolstofmono-oxide.
Het bedrijf Lanzatech heeft een proces ontwikkeld waarbij deze afvalgassen worden gemengd met waterstof en andere gassen afkomstig van vergaste biomassa en vergaste kolen. Het verkregen mengsel wordt vervolgens door speciale micro-organismen omgezet tot ethanol (C2H6O) en andere alcoholen.
De totaalvergelijking van één van de biochemische routes waarmee deze micro-organismen ethanol produceren, is weergegeven met reactie 1.

6 CO (g) + 3 H2O (l) --> C2H6O (l) + 4 CO2 (g) (reactie 1)

Een andere biochemische route kan met reactie 2 worden beschreven.

6 H2 + 2 CO2 -->3 H2O + C2H6O (reactie 2)

In de bioreactor wordt uiteindelijk alle CO en CO2 omgezet tot ethanol en andere alcoholen. De opbrengst aan ethanol in het Lanzatech-proces wordt uitgedrukt in MJ. Dit is de hoeveelheid energie die vrijkomt als het geproduceerde ethanol zou worden verbrand.
De CO2-opname door de micro-organismen in het Lanzatech-proces is 81,5 g COper MJ.

De CO2-uitstoot van de overige processen is 51 g CO2 per MJ.

Het ethanol en de overige alcoholen worden door destillatie gescheiden van het mengsel in de bioreactor. Behalve ethanol worden in de Lanzatech-bioreactor ook butaan-1-ol, butaan-2-ol, 2-methylpropaan-1-ol en 2-methylpropaan-2-ol gevormd door de micro-organismen.
Deze C4-alcoholen kunnen in een aansluitend proces worden gebruikt om door additie-reacties koolwaterstoffen te produceren met 12 en 16 koolstofatomen in de moleculen. Deze koolwaterstoffen kunnen worden toegevoegd aan kerosine. Dit proces is in onderstaand blokschema weergegeven. Met C4 tot en met C16 is het aantal koolstofatomen in de
koolwaterstoffen aangegeven.

blokschema

In reactor 1 (R1) worden de C4-alcoholen onvolledig omgezet tot de C4-alkenen methylpropeen, but-1-een en but-2-een. Hierbij ontstaat ook water.

Het mengsel afkomstig uit R1 wordt in scheidingsruimte 1 (S1) afgekoeld.
Hierdoor worden de C4-alkenen afgescheiden van het water en van de C4-alcoholen die niet hebben gereageerd.

In R2 vinden additiereacties plaats tussen de C4-alkenen, waarbij alkenen met 8, 12 of 16 C atomen worden gevormd.
In S2 wordt het verkregen mengsel van alkenen gescheiden in twee fracties. De fractie met de C4- en de C8-alkenen wordt teruggevoerd naar R2. De fractie met de C12- en de C16-alkenen wordt doorgevoerd naar R3.
De scheiding in S2 kan eenvoudig plaatsvinden omdat bij de gebruikte omstandigheden in de scheidingsruimte steeds één fractie in de vloeibare
fase is en de andere fractie in de gasfase.

In R3 reageren de gevormde alkenen onvolledig met een overmaat waterstof tot alkanen. In S3 wordt de overmaat waterstof gescheiden van de rest van het mengsel en teruggevoerd naar R3.
Een deel van het mengsel afkomstig uit R3 wordt opgeslagen als een product dat kan worden gebruikt als toevoeging aan kerosine. Het overgebleven deel wordt weer naar R3 teruggevoerd. Deze recirculatie zorgt voor een hoger rendement in R3.

In R2 wordt per minuut 1,4·103 mol C4H8 omgezet tot evenveel mol C12- als C16-alkenen. In het product dat uiteindelijk wordt opgeslagen is 98% van de C12- en de C16-alkenen omgezet tot alkanen.