De steeds prominentere rol van batterijen zorgt voor een groeiende vraag naar batterijmaterialen, waaronder ook batterijvloeistoffen op basis van cyclische carbonaten. Alta Group werkt aan de opschaling van een proces om cyclische carbonaten en derivaten uit afgevangen CO2 te produceren.
Het plan om CO2 te gebruiken als grondstof voor de productie van oplosmiddelen voor de batterijsector staat al een aantal jaar op het prioriteitenlijstje van Frank Vergunst, ceo van Alta Group. Eén van de activiteiten van Alta Group is de engineering van CO2-afvang-systemen. Al in de jaren 2014-2015 ontstond daarbij het idee om meer te doen met afgevangen CO2. ‘We hebben toen een lijst gemaakt van 30 interessante moleculen die je potentieel uit CO2 kunt maken. Cyclische carbonaten stonden ook op die lijst. Maar in die tijd lag de prijs voor een ton CO2 tussen de 5 en 6 euro, waardoor het economisch niet aantrekkelijk was om CO2-afvang-systemen te installeren.’ Inmiddels zijn tijden veranderd en ligt de prijs in het emissiehandelssysteem tussen de 70 en 75 euro per ton, wat een business case waarschijnlijker maakt.
Negatieve LCA
Onlangs liet Alta Group weten dat het investeert in een demonstratie-installatie voor de productie van 3-methyl-2-oxazolidinon. ‘MeOx’, noemt Vergunst het, ‘dat klinkt wat gemakkelijker dan de chemische naam.’ MeOx is een derivaat van een cyclisch carbonaat en is een interessant alternatief voor toxische –en in veel landen verboden– oplosmiddelen zoals N-methyl-2-pyrrolidon (NMP) en dimethylformamide (DMF). Deze oplosmiddelen vinden onder andere toepassing in de batterijsector, maar ook bijvoorbeeld in de productie van halfgeleiders en in de coatingindustrie.
Met CO2 als grondstof worden cyclische carbonaten drop-in chemicals met een negatieve LCA, life cycle analysis, rekent Vergunst voor: ‘Ons proces gebruikt tachtig procent minder energie dan de huidige productie van deze chemicaliën. Ook heeft ons product, dankzij het gebruik van een zeer selectieve katalysator een veel hogere zuiverheid. Dat maakt deze producten erg geschikt voor gebruik in batterijen. Daarbij kunnen we lokaal produceren, waardoor we inspelen op het Europese streven naar autonomie.’
De-risking
Al tien jaar geleden startte het bedrijf met alle voorbereidende procedures om een grootschalige demonstratie-installatie voor de productie van cyclische carbonaten te bouwen in Zeeland. Vergunningen en een aansluiting voor elektriciteit werden aangevraagd, er werd een optie genomen op een terrein van zes hectare en er werden potentiële leveranciers van CO2 gezocht. Vergunst wijt de vertraging deels aan het vergunningenproces: ‘Vooral het stikstofdossier heeft voor vertraging gezorgd. Hoewel we met ons proces geen stikstof uitstoten, moesten we dat specifiek aantonen. Als er ergens een wijziging is, in het project of de omgeving, moet dat steeds opnieuw worden bewezen. Daar gaan elke keer twee tot drie maanden overheen; als je dat dan vijf keer moet doen, loop je behoorlijke vertraging op in de vergunningsaanvraag.’
Ook het verkrijgen van een elektriciteitsaansluiting, met de huidige krapte op het net was geen vanzelfsprekendheid. Maar het grootste struikelblok bleek maar weer eens de financiering van het project. ‘Het is niet gemakkelijk om het financiële gat tussen een pilot-project en grootschalige productie op te vullen. Banken springen pas in als het om een winstgevende fabriek gaat. Een demonstratieproject is voor andere financiers al gauw te groot of te klein of de ontwikkeling gaat te snel of juist te langzaam.’ Maar met een eerder verkregen Europese JTF-subsidie en de Innogo-financiering vanuit de Provincie Zeeland kan Alta Group nu starten met de verdere ontwikkeling van MeOx productie op pilotschaal. ‘We hebben zogezegd een de-risking doorgevoerd en gaan nu op kleinere schaal verder.’
Licht exotherm
In Delft heeft Alta Group ondertussen al een pilot-installatie waarmee ze cyclische carbonaten uit CO2 en epoxides kan maken. Alta Group gaat daarbij nu een procesopstelling bouwen voor de productie van MeOx. Deze krijgt een capaciteit van zo’n 200 liter per week. Vergunst verwacht dat deze binnen zes maanden in gebruik kan worden genomen. ‘Met onze huidige pilot kunnen we twee verschillende cyclische carbonaten maken. Eén daarvan dient als grondstof voor MeOx. Bij dat proces ontstaat ook MPG (monopropyleenglycol).’ Alta Group heeft een octrooi op het proces om cyclische carbonaten te maken en ook op de katalysator. ‘De heterogene katalysator is zeer selectief voor omzetting van CO2 met epoxides in de vloeistoffase. De reactie vindt plaats bij normale druk en is licht exotherm.’
’Daarbij kunnen we lokaal produceren, waardoor we inspelen op het Europese streven naar autonomie’
Frank Vergunst, Alta Group
Dankzij de milde reactiecondities ontstaan amper bijproducten. In een tweede stap wordt het cyclische carbonaat met een amine in MeOx omgezet. Het eerste deel van het proces is al ontwikkeld tot TRL7, (technology readiness level, 7 staat voor demo in operationele omgeving). Met de investering in de nieuwe pilot, zal ook de tweede stap tot TRL7 worden doorontwikkeld. Met de nieuwe pilot worden samples op literschaal geproduceerd, waarmee Alta Group en klanten proeven kunnen doen voor verschillende applicaties.
Kilotonschaal
Alta Group heeft de volgende stappen ook al helder op het vizier. Na de testperiode met de pilotinstallatie moet een demonstratie-installatie met een capaciteit van een halve kiloton per jaar volgen. Voor deze fabriek is de financiering nog niet rond. ‘We zijn in overleg met verschillende partijen om te zien of we daarvoor al afnameovereenkomsten kunnen sluiten. Als we kunnen aantonen dat er vraag is vanuit de markt wordt het project ook interessanter voor investeerders.’ Vergunst denkt dat het uiteindelijk mogelijk is om tot wel 10 Mton CO2 per jaar (ongeveer de helft van de jaarlijkse uitstoot van de Rotterdamse haven) om te zetten in chemicaliën.
Nog geen opmerkingen