Lees ook
In 2050 wil Europa klimaatneutraal zijn. Dat betekent dat we geen fossiele bronnen meer kunnen gebruiken, tenzij we CO2 opslaan in lege aardgasvelden (CCS).

De chemische industrie zou zijn grondstoffen dan moeten halen uit hernieuwbare biotische grondstoffen. Ook brandstoffen zoals diesel en kerosine zouden uit landbouwgewassen moeten worden gemaakt. Dat wordt nu al voor een deel gedaan door de inzet van biodiesel. Probleem is natuurlijk dat hiervoor heel veel landbouwgrond nodig is. Dit zou ertoe kunnen leiden dat energiegewassen gaan concurreren met voedselproductie en dat er nog meer natuur moet worden omgezet in landbouwgrond. De EC heeft regels opgesteld om dat te voorkomen.
 
Voor biokerosine is veel meer land nodig. Natuurlijke fotosynthese heeft een zeer laag rendement: minder dan 1% van het zonlicht wordt nuttig gebruikt
Biobased doodlopende weg
Beter zou zijn helemaal af te stappen van biotische grondstoffen voor zowel industrie als voor brandstoffen. In 2006 heb ik in het blad Milieu een artikel geschreven waarin ik betoog dat de biobased economy een doodlopende weg is. Dit heb ik enige jaren geleden herhaald in het boekje Tijdrit met de aarde (het is nog altijd te bestellen).
 
Helaas heeft het 15 jaar geduurd voordat dit begint door te dringen. Het alternatief is om over te gaan op synthetische brandstoffen en grondstoffen, gemaakt van CO2, water en licht. Gelukkig wordt tegenwoordig veel onderzoek gedaan naar solar-to-fuel technologie, waarmee koolwaterstoffen worden geproduceerd door kunstmatige fotosynthese en dus zonder tussenkomst van planten en landbouwgrond.
 
Nu kwamen Shell en KLM onlangs met een interessante casus: synthetische kerosine (in plaats van biokerosine). Voor vliegtuigen zullen we ook in de toekomst kerosine nodig hebben omdat elektrisch vliegen geen serieuze optie is. Daarom wordt nu onderzoek gedaan aan synthetische kerosine met als voorlopig resultaat dat de eerste vlucht is gemaakt waarbij KLM 500 liter synthetische kerosine (gemaakt door Shell) heeft gemengd met gewone kerosine voor een vlucht van Schiphol naar Madrid.
 
Vraag is of dit op grote schaal haalbaar is. In Nederland werd in 2018 4 miljoen ton kerosine getankt (CBS). Hiervoor heb je volgens Alfred Blokhuizen 50 kerncentrales nodig zoals Borssele.
 
Dat komt neer op ongeveer 20.000 megawatt. Maar Blokhuizen polariseert de discussie door kerncentrales te noemen. De benodigde stroom om waterstof te maken hoeft natuurlijk niet met kerncentrales te worden opgewekt; het kan ook met zon en wind. In 2019 stonden er windmolens in zee met een totaalvermogen van ongeveer 1 gigawatt (GW). In 2023 staat er voor minimaal 4,5 GW vermogen aan windmolens op zee. Dat is dus 4500 megawatt.

Als je alle kerosine die op Schiphol wordt getankt synthetisch wil maken, moet je het 2023 park dus vervijfvoudigen. Dat is niet haalbaar omdat we Noordzee-windstroom eerst en vooral nodig hebben om huishoudens, industrie en nationaal vervoer van duurzame elektriciteit te voorzien. We hebben nu al problemen om de datacenters te voorzien van groene stroom, zodat de overschakeling op groene stroom door huishoudens wordt gefrustreerd.
 
Maar er is een alternatief: import van waterstof uit andere landen waar veel elektriciteit uit zon beschikbaar is. In Nevada, Australië en, dichter bij huis, Griekenland werken ze aan zonneparken van 1 tot 2 GW, dat is dus 2.000 megawatt. En Saoedi-Arabië wil investeren in een zonnepark van 200 GW, ofwel 200.000 megawatt.
 
Nu komen we dus in de buurt van wat nodig is. Transport van kerosine met schepen naar Schiphol lijkt geen probleem.
 
Thermodynamische berekening
Om te checken hoeveel energie nodig is om 4 miljoen ton kerosine te maken (gebruik Schiphol) heeft mijn studiegenoot Roeland van Meerten een berekening gemaakt. Hij heeft berekend hoeveel waterstof nodig is om uit CO2 4 miljoen ton kerosine te produceren en hoeveel energie voor deze waterstofproductie door zonnecellen moet worden opgewekt: dat is ongeveer 3,5 x 1011 MJ. Om deze hoeveelheid stroom op te wekken is volgens zijn schatting 250 km2 aan zonnepanelen nodig (in de woestijn).
 
Zo’n 20 jaar geleden is vanuit VROM een haalbaarheidsstudie gedaan naar de mogelijkheden om weer luchtschepen zoals de Zeppelins te gebruiken voor vervoer van lading en passagiers. Het is eigenlijk gek dat dit alternatief niet opnieuw naar voren komt.
Daarnaast is energie nodig om CO2 en waterstof met elkaar te laten reageren tot kerosine. Dit heeft hij nog niet uitgerekend, maar het gaat in ieder geval om minder dan de energie die nodig is voor waterstofproductie uit water. Hiermee komen we dicht in de buurt van het getal 20.000 MW, dat Blokhuizen noemde. 20.000 MW = 2 x 10 ^4MJ/sec,  dus per jaar 2 x 10 ^4 x 365 x 24 x 3600 = 6,3 x 1011 MJ. Als we aldus aannemen dat voor de reactie van CO2 en waterstof 2,5 x 1011 MJ nodig is, dan komt dit neer op circa 180 km2 zonnepanelen.
 
Kortom voor de productie van 4 miljoen ton kerosine uit waterstof is bij benadering 430 km2 aan zonnecellen nodig (een oppervlakte van ruim 20 km x 20 km.).
Schiphol heeft zelf een oppervlak van bijna 30 km2. Er is dus 15 maal zoveel oppervlak nodig om Schiphol van synthetische kerosine te voorzien.
 
Hierbij moet worden aangetekend dat:
- voor biokerosine veel meer land nodig zou zijn geweest. Dit komt omdat de natuurlijke fotosynthese een zeer laag rendement heeft: minder dan 1% van het zonlicht wordt nuttig gebruikt;.
- er geen vruchtbaar land voor nodig is, zodat de productie van synthetische kerosine niet ten koste gaat van natuur gaat;
- de route die hier werd gevolgd loopt via zonlicht > stroom > waterstof > kerosine. Maar je hoeft niet eerst stroom te maken met een zonnepaneel en er dan waterstof van te maken. De KU Leuven is erin geslaagd zonnepanelen te maken die rechtstreeks waterstof kunnen maken. Daarnaast beoogt de eerder genoemde solar-to-fuel technologie via kunstmatige fotosynthese in één stap vloeibare brandstoffen te maken.
 
Kortom, het berekende scenario is worst case. Door toekomstige innovaties zal de benodigde hoeveelheid woestijnoppervlak afnemen.
 
Haalbaarheid en wenselijkheid
Is het haalbaar? Een woestijnoppervlak van 20 x 20 km (wellicht minder in de toekomst) om Schiphol van kerosine te voorzien is chemisch-technisch denkbaar.
 
Of het wenselijk is, is een andere vraag. Daarbij spelen nieuwe vragen een rol:
- willen we afhankelijk blijven van landen buiten de EU, zoals Noord-Afrika en Saoedi-Arabië?
- willen we de vervuiling accepteren die de verbranding van synthetische kerosine oplevert?
- welke effecten hebben zonneparken op het woestijnleven? Ik wil niet uitsluiten dat het een positief effect heeft, maar het omgekeerde kan ook het geval zijn.
- worden die parken circulair gebouwd of zitten we later met grote hoeveelheden silicium afval?
- wat kost de vervaardiging van die zonneparken aan milieueffecten (delfstoffen), onderhoud en energiebesteding?
 
Vanwege de onzekerheden blijft minder vliegen het beste, maar dat zal vanzelf gebeuren als er een accijns komt op kerosine en/of als luchtvaartmaatschappijen op synthetische kerosine moeten overstappen. De synthetische brandstof zal aanmerkelijk veel duurder uitvallen dan fossiele kerosine.
 
Zo’n 20 jaar geleden is vanuit VROM een haalbaarheidsstudie gedaan naar de mogelijkheden om weer luchtschepen zoals de Zeppelins te gebruiken voor vervoer van lading en passagiers. Het kreeg geen vervolg. Toch werd er 20 jaar geleden veel over geschreven, zie bijvoorbeeld Trouw en de TU Eindhoven. Het gaat natuurlijk veel trager, maar wellicht is dat in deze tijd een voordeel, zeker als je op je pc gewoon kunt doorwerken. Het is eigenlijk gek dat dit alternatief niet opnieuw naar voren komt.

De elektrische auto is ook niet nieuw, die was er al voordat de benzinemotor werd uitgevonden. Soms ligt de toekomst in het verleden.
Dit artikel afdrukken