Brouwerij Bavaria duurzamer dankzij metaalbrandstof TU Eindhoven

Swinkels Family Brewers (voorheen Bavaria NV) gaat metaalpoeder gebruiken als duurzame brandstof om stoom te produceren voor hun brouwproces. Ze gaan dit doen met behulp van een installatie gebouwd door studenten en onderzoekers van de TU Eindhoven, engineeringbedrijven en Metalot. Het systeem wordt mogelijk gemaakt door een financiering van 2,4 miljoen euro, waarvan 1 miljoen van de provincie Noord-Brabant, en een samenwerking met verschillende industriële partijen. De installatie moet functioneel zijn in juli dit jaar.

Studenten en onderzoekers van de TU Eindhoven hebben een systeem ontworpen om de energie die vrijkomt bij het verbranden van metaal, praktisch te gebruiken. Daarmee pakken ze twee grote maatschappelijke problemen aan: het opslaan van energie en het vermijden van CO2-uitstoot. Net als aardolie en kolen bevat metaalpoeder energie en kan het verbrand worden. Het restproduct is dan geen koolstofdioxide (CO2), maar metaaloxide (in dit geval roestpoeder). De energie die vrij komt, kan gebruikt worden voor het opwekken van stoom, dat weer stoomturbines kan aandrijven voor elektriciteit of aandrijvingen van industriële processen. Dit is een circulair proces, doordat het roestpoeder gemakkelijk is af te vangen en kan worden 'geregenereerd' tot schoon metaalpoeder.

Er is veel vraag naar nieuwe energiedragers. Zonne- en windenergie zijn niet altijd beschikbaar waar, en wanneer nodig. Het is zonde om de overtollige duurzame energie weg te gooien, maar de manieren van energie opslaan zijn niet altijd toereikend. De keuze van ijzer als energiedrager heeft verschillende voordelen. Het is niet alleen ruim voorradig op aarde en goedkoop, maar het heeft ook een grote energiedichtheid, erg geschikt voor transport, en houdt de opgeslagen energie ook vrijwel permanent vast. Door de hoge temperatuur waarbij het ijzerpoeder kan worden verbrand, is het ook erg geschikt voor toepassing in industriële processen.

Als het ijzerpoeder eenmaal verbrand is tot roestpoeder, moet het ook weer geregenereerd worden tot schoon ijzerpoeder. In de staalindustrie is veel ervaring met dat proces. Het maken van ijzer uit ijzererts lijkt erg veel op het produceren van ijzer uit roestpoeder.

IJzerpoeder wordt verbrand (combustion) en verwordt zo roest. De energie die vrijkomt bij verbranding kan gebruikt worden om elektriciteit op te wekken, in de industrie (zoals hier beschreven bij Brouwerij Bavaria), of in de transportsector. Later kan het roest geregenereerd (reduction) worden tot ijzer. Team SOLID werkt aan het gedeelte ijzer/verbranding/roest (afbeelding: Team SOLID).

Naar aanleiding van onderzoek naar metaalverbranding in de onderzoeksgroep van TU/e-professor Verbrandingstechnologie Philip de Goey, is in 2016 een honors project opgezet voor twee studenten technische natuurkunde en een student werktuigbouwkunde. Het studentenproject richtte zich op de warmte die ontstaat uit de verbranding van ijzerpoeder boven een waxinelichtje. Het jaar erna startten 19 studenten de ontwikkeling van het proof-of-concept, met een kleine energie-installatie die draait op ijzerpoeder, die vorig jaar werkend is geworden. Die installatie had een vermogen van een gemiddelde cv-ketel. De installatie die bij Swinkels Family Brewers komt, gaat stoom leveren aan het stoomnetwerk van Bavaria. Die installatie zal goed zijn voor 100 kW, wat overeenkomt met het vermogen van de cv-ketels van 5 huishoudens. Het doel van dit project is vooral het aantonen van de potentie van de installatie, met het oog op verder onderzoek naar de technologie.

foto: Bart van Overbeeke