KLM en Shell voerden twee weken geleden een symbolisch experiment uit. Met 500 liter synthetisch gemaakte kerosine op een vlucht naar Madrid. In de media werd er stevig getwijfeld: het experiment zou niet schaalbaar zijn. We vroegen chemicus, MOB-activist en Schiphol-dwarsligger Johan Vollenbroek of hij zou willen narekenen of de sceptici gelijk hebben.
Geassisteerd door chemicus dr Roeland van Meerten, antwoordt dr Frans Vollenbroek, Johans broer en oud EU-ambtenaar in Brussel en voorheen werkzaam als milieu-expert bij het voormalige ministerie van VROM.
Frans Vollenbroek vindt vliegen op synthetische kerosine wel degelijk een goede ontwikkeling, op voorwaarde dat we tegelijkertijd het aantal vliegbewegingen drastisch verminderen.
In 2050 wil Europa klimaatneutraal zijn. Dat betekent dat we geen fossiele bronnen meer kunnen gebruiken, tenzij we de CO2 opslaan in lege aardgasvelden.
Grondstoffen
De chemische industrie zou zijn grondstoffen dan moeten halen uit hernieuwbare biotische stoffen.
Ook brandstoffen zoals diesel en kerosine zouden uit landbouwgewassen moeten worden gemaakt. Dit wordt nu al voor een deel gedaan door de inzet van biodiesel.
Probleem is natuurlijk dat hiervoor heel veel landbouwgrond nodig is. Dat 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 nog veel meer land nodig. Natuurlijke fotosynthese heeft een zeer laag rendement: minder dan 1 procent van het zonlicht wordt nuttig gebruikt.
Bio-based is doodlopende weg
Beter zou het zijn helemaal af te stappen van biotische grondstoffen voor zowel industrie als brandstoffen.
In 2006 heb ik in het blad Milieu een artikel geschreven waarin ik betoog dat de bio-based economy een doodlopende weg is. Dit heb ik enige jaren geleden herhaald in het boekje Tijdrit met de aarde.
Helaas heeft het vijftien jaar geduurd voordat het 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.
Elektrisch vliegen geen optie
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 van deze kunstkerosine, gemaakt door Shell, heeft gemengd met gewone kerosine voor een vlucht van Schiphol naar Madrid.
De vraag is of dit op grote schaal haalbaar is. In Nederland werd in 2018 vier miljoen ton kerosine getankt (CBS). Hiervoor heb je volgens Alfred Blokhuizen vijftig kerncentrales nodig met de omvang van 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. Dat kan ook met zon en wind.
In 2019 stonden er windmolens in zee met een totaalvermogen van ongeveer één gigawatt. In 2023 staat er voor minimaal 4,5 gigawatt vermogen aan windmolens op zee. Dat is 4.500 megawatt.
Nog veel meer windmolens
Als je alle kerosine die op Schiphol wordt getankt synthetisch wil maken, moet je het geprognotiseerde windvermogen van 2023 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 voldoende groene stroom. De overschakeling op groene stroom door huishoudens wordt hierdoor 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 gigawatt, ofwel 2.000 megawatt. En Saoedi-Arabië wil zelfs investeren in een zonnepark van 200 gigawatt.
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 – het gebruik vanaf Schiphol – heeft mijn studiegenoot dr Roeland van Meerten een berekening gemaakt.
Hij berekende 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 * 1011 MJ. Om deze hoeveelheid stroom op te wekken is volgens zijn schatting 250 vierkante kilometer aan zonnepanelen nodig – in een zonrijke 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 van 20.000 megawatt dat Blokhuizen noemde.
Als we aannemen dat voor de reactie van CO2 en waterstof 2,5 x 1011 MJ nodig is, dan komt dit zelfs neer op circa 180 vierkante kilometer zonnepanelen.
430 vierkante kilometer zonnecellen
Voor de productie van vier miljoen ton kerosine uit waterstof is dus bij benadering 430 vierkante kilometer aan zonnecellen nodig. Dat is een gebied van ruim 20 kilometer bij 20 kilometer.
Schiphol heeft zelf een oppervlak van bijna 30 km2. Er is dus vijftien keer zoveel oppervlak nodig om Schiphol van synthetische kerosine te voorzien.
Hierbij moeten een aantal opmerkingen worden gemaakt.
Voor biokerosine veel meer land nodig zou zijn geweest. De reden daarvoor is dat de natuurlijke fotosynthese een zeer laag rendement heeft: minder dan 1 procent van het zonlicht wordt nuttig gebruikt.
Er is geen vruchtbaar land nodig, zodat de productie van synthetische kerosine niet ten koste gaat van de natuur.
De route die hier werd gevolgd loopt van zonlicht via stroom naar waterstof tot kerosine. Maar er hoeft niet eerst stroom te worden gemaakt met een zonnepaneel om er dan waterstof van te maken. De KU Leuven is erin geslaagd zonnepanelen te maken die rechtstreeks waterstof opleveren. Bovendien 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 bij 20 kilometer en mogelijk 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 of als luchtvaartmaatschappijen op synthetische kerosine moeten overstappen.
De synthetische brandstof zal aanmerkelijk duurder uitvallen dan fossiele kerosine.
Zo’n 20 jaar geleden is vanuit het toenmalige ministerie van VROM een haalbaarheidsstudie gedaan naar de mogelijkheden om luchtschepen zoals de zeppelins te gaan gebruiken voor vervoer van lading en passagiers. Het kreeg geen vervolg.
Toch werd er twintig jaar geleden veel over geschreven, zie bijvoorbeeld Trouw en de TU Eindhoven.
De ontwikkelingen gaan natuurlijk veel trager, maar mogelijk 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.
Sla dit artikel op in uw favorieten
Frans Vollenbroek
Rudy Kousbroek schreef:
“Een vliegtuig is te haastig,
En het gaat ook veel te hoog;
Niets herinnert in de wolken,
Aan de aarde en haar volken.
“Met een luchtschip is dat anders:
Het drijft maar voort gelijk een zucht,
En van de wereld daar beneden
Zie je nog het kleinst gehucht.
Uit ‘Revival van het luchtschip, Een verkenning naar de mogelijkheden van een herinvoering van het luchtschip voor passagiers en vrachtvervoer in Nederland’
(1996) file:///C:/Users/Vollenbroek/Downloads/Revival%20van%20het%20luchtschip%20%20een%20verkenning%20naar%20de%20mogelijkheden%20van%20een%20herinvoering%20van%20het….pdf
Hans Erik Hazelhorst
Misschien toch tijd om een ‘proefballon’ te bouwen en op te laten. Er is geen nieuwe technologie voor nodig: de ontwerpen, materialen etc zijn bekend. Je zou kunnen denken aan een luchtschip dat uit twee schillen bestaat: de buitenste schil bevat het dure helium, dat een lager liftvermogen heeft maar wel heel veilig is. De kern bevat waterstof dat goedkoop is en een hoog liftvermogen heeft. De kern wordt beschermd door de schil. Je kunt de waterstof tegelijk als brandstof gebruiken en de buitenhuid bedekken met materiaal dat zonlicht in electriciteit omzet.
Voor een transatlantische vlucht moet je natuurlijk een paar dagen uittrekken: 6000km, dat kost va 50 uur. Wel saai, maar misschien kun je er een leuk feestje van maken. Mensen gaan ook op zo’n cruiseschip mee…
Paul Sprangers
Maar misschien wel het belangrijkste aspect van vliegen wordt niet genoemd: de herrie.
Straks op (deels) synthetische kerosine vliegen geeft de overheid de rechtvaardiging om door te gaan met vliegen op de huidige schaal.
Anne mieke Vollenbroek
Goed stuk Frans! Zeppelins grappig..ben benieuwd of ze hier echt voor open staan….maar we hebben het ook hard nodig dat we anders omgaan met onze aarde willen we toekomstige generaties nog iets goeds kunnen achterlaten