De vliegindustrie zit klem tussen de klimaatafspraken. De sector heeft geen technologie beschikbaar om de uitstoot van broeikasgassen afdoende tegen te gaan en kent eigenlijk maar één mogelijke uitweg: de inzet van synthetische kerosine, ook wel electrofuel genoemd. Maar is dat haalbaar en betaalbaar?
‘Groene’ kunstkerosine wordt gemaakt door kooldioxide te filteren uit de atmosfeer en die onder toevoeging van waterstof uit elektrolyse te combineren tot een vloeistof die zonder aanpassingen in straalmotoren kan worden toegevoegd aan fossiele kerosine. Dit productieproces is zeer energie-intensief en vergt nog veel ontwikkeling en grote investeringen.
Toch biedt kunstkerosine de beste perspectieven op de (gedeeltelijke) decarbonisatie van het vliegverkeer. De vliegindustrie verwacht zelf tot 2040 in passagiers te verdubbelen. Om die groei op te vangen moet er dringend worden gewerkt aan de uitstoot van broeikasgassen.
Elektrisch vliegen biedt nauwelijks soelaas, omdat deze vorm van aandrijving in de meest optimistische voorspellingen slechts kan worden gebruikt voor korte vluchten met weinig passagiers.
Oplossing nodig voor lange vluchten
Maar meer dan 80 procent van de huidige uitstoot van het vliegverkeer komt voor rekening van middellange en lange vluchten. De huidige stand van zaken is dat een vliegtuigje met één niet al te zware passagier maximaal zo’n 80 kilometer kan bereiken voordat de accu’s moeten worden bijgeladen.
Ook het vliegen op waterstof kent de nodige uitdagingen. Om deze brandstof – die niet leidt tot uitstoot van CO2 – te kunnen inzetten, moeten nieuwe vliegtuigen worden ontworpen, getest en gecertificeerd. Dat is een duur en complex traject dat veel tijd in beslag neemt. De ontwikkeling stokt op dit moment bij de tanks die nodig zijn om waterstof op te slaan – die zijn zo groot dat er geen ruimte overblijft voor passagiers.
Bovendien moeten vliegvelden een compleet nieuwe infrastructuur aanleggen om de benodigde waterstof aan te voeren, op te slaan en te leveren aan de vliegtuigen. Deskundigen verwachten dan ook niet voor 2040 een commercieel waterstofvliegtuig de lucht in te zien gaan.
Deze beperkingen leiden ertoe dat alternatieve brandstoffen, ingezet in plaats van of naast fossiele kerosine, voorlopig de enige haalbare optie zijn om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.
Er bestaan twee soorten alternatieve brandstoffen: biobrandstof, gemaakt van plantaardige en dierlijke bestanddelen, en synthetische brandstof, ook wel kunstkerosine of electrofuel genoemd.
Onvoldoende grondstoffen voor biokerosine
In 2021 werd er wereldwijd zo’n 100 miljoen liter aan alternatieve brandstoffen geproduceerd, waarvan 99 procent biobrandstof. De productie van biokerosine is een goed ontwikkeld proces dat relatief goedkope kerosine oplevert – in vergelijking met kunstkerosine.
Maar het grote probleem van biokerosine is dat er onvoldoende grondstoffen beschikbaar zijn om deze op grote schaal te produceren. Er zijn niet voldoende gewassen en dierlijke vetten beschikbaar voor het fabriceren van miljarden kilogrammen aan kerosine.
Bovendien is het kweken van deze grondstoffen een zeer inefficiënt proces waarvoor op zich ook weer veel energie en grondstoffen nodig zijn. Zo vergt het ‘kweken’ van een kilogram dierlijk vet honderden liters water en grote oppervlakten aan grond voor het kweken van diervoedsel als mais en sojabonen. Nog afgezien van de ethische aspecten.
Ruimtebeslag enorm
Het Duitse ministerie van Landbouw rekende al eens de ruimtebehoefte uit voor de verschillende alternatieve brandstoffen. Een A320neo, één van de zuinigste toestellen die nu worden ingezet, kan zo’n 7.000 kilometer vliegen op kunstkerosine uit de opbrengst van één hectare aan zonnepanelen. Wordt die kunstkerosine gemaakt met behulp van energie uit windmolens, dan kan 6.500 kilometer worden gevlogen per hectare benodige ruimte. Maar bij de inzet van biofuels dalen de afstanden fors. Uit de opbrengsten van een hectare bos of oliehoudende gewassen kan nog geen duizend kilometer worden gevlogen.
Dit illustreert duidelijk dat het niet mogelijk is om biokerosine op grote schaal in te zetten voor de vliegindustrie. Er is eenvoudigweg te weinig ruimte beschikbaar en als die ruimte toch beschikbaar moet komen, gaat dat gepaard met grootschalige bomenkap en met het inleveren van landbouwgronden die nu voor voedselproductie worden ingezet.
Bovendien is de luchtvaart niet de enige sector die behoefte heeft aan biomassa. Ook voor de productie van biodiesel (vrachtwagens), chemische producten, plastics en voor stadsverwarming met CO2-afvang ontstaat steeds meer vraag naar biomassa.
Elders ook groene stroom nodig
In de eigen plannen van de vliegindustrie worden deze beperkingen veelal niet expliciet vermeld. Vaak ziet de luchtvaart zichzelf als een geïsoleerde sector die beslag kan leggen op alle benodigde middelen en grondstoffen. Maar het is cruciaal om de vraag van deze sector mee te nemen in het grotere plaatje van het totale energiesysteem.
De beste manier om de impact van kunstkerosine zichtbaar te maken is om te kijken hoeveel CO2-uitstoot wordt bespaard per megawattuur geleverde hernieuwbare energie. Met deze rekenwijze wordt direct duidelijk of het meer zin heeft om van groene energie kunstkerosine te maken of om deze energie bij voorbeeld in te zetten voor een warmtepomp of om een gascentrale te vervangen.
Voordat zo’n vergelijking kan worden gemaakt, is het belangrijk drie aspecten van kunstkerosine goed te begrijpen. Ten eerste: het verbranden van synthetische kerosine levert gewoon CO2 op, het verschil is dat de gebruikte koolstof vooraf uit de atmosfeer is gehaald. Ten tweede: CO2 is slechts een deel van de uitstoot van vliegtuigen, daarnaast ontstaat waterdamp dat ook bijdraagt aan de opwarming van de aarde, plus stikstofoxiden en zeer zorgwekkende stoffen als benzeen, formaldehyde en tolueen. En tot slot: het produceren van synthetische kerosine kost heel veel groene energie, vooral voor het aanmaken van waterstofgas via elektrolyse, het uit de atmosfeer halen van CO2 en de energie die nodig is voor de raffinaderij.
Groene stroom efficiënt inzetten
De productie van waterstofgas vergt extreem veel energie die niet meer elders kan worden ingezet, waaronder toepassingen die veel meer CO2 besparen met dezelfde hoeveelheid stroom. Zo bespaart het vervangen van een kolencentrale met groene (wind-, water- of zonne-) energie bijna een ton CO2 per megawattuur. Via het aandrijven van een elektrische auto wordt met een megawattuur groene energie de uitstoot van 700 kilogram CO2 voorkomen en via een warmtepomp in plaats van een CV-ketel 600 kilogram CO2.
Het gebruik van kunstmatige kerosine levert slechts een besparing op van 100 kilogram CO2 per megawattuur. Dat heeft vooral te maken met het magere rendement in de productie van waterstofgas.
Deze slechte cijfers voor kunstkerosine kunnen zelfs resulteren in een negatief klimaateffect ten opzichte van het op ouderwetse wijze verbranden van fossiele kerosine. Waterstofdeskundige Wim Schermer waarschuwde al eerder voor deze mogelijkheid op deze site. Hij stelde dat vliegen op waterstof sowieso slechter is voor het klimaat zolang er niet voldoende groene waterstof beschikbaar is voor alle gewenste toepassingen, ook die buiten de vliegindustrie.
Verder onderzoek naar de effecten van het gebruik van waterstof en kunstkerosine in de luchtvaart is dan ook nodig, zo concludeert ook het Worldfund – een grote investeerder in duurzame technologieën.
Kunstkerosine veel duurder
Om kunstmatige kerosine op grote schaal verantwoord te kunnen inzetten is nog veel onderzoek en ontwikkeling nodig. De belangrijkste beperkende factor blijft de beschikbaarheid van groene energie. Omdat het produceren van kunstkerosine zoveel energie vergt, zijn de synthethische brandstoffen minstens drie keer duurder dan fossiele kerosine, maar meestal nog veel duurder – tot zelfs een factor acht.
De ernst van dit probleem mag niet worden onderschat. Om in 2040 slechts 8 procent van de kerosine te kunnen vervangen door de kunstmatig geproduceerde variant – zoals voorgeschreven door de Europese Unie – is in dit deel van de wereld alleen al zo’n 140 terawattuur per jaar aan extra groene energie nodig. Dat is grofweg net zoveel als het totale energieverbruik (groen en niet-groen) van ons land. Dat vergt enorme investeringen in zonnepanelen, wind- en waterkracht.
Een extra moeilijkheid bij de productie van groene synthetische brandstoffen is de onregelmatige beschikbaarheid van energie. Terwijl waterstof en CO2 tijdens perioden met veel wind of zonne-energie ‘vooruit’ kunnen worden gemaakt en opgeslagen, geldt dat niet voor het productieproces zelf. Het is niet eenvoudig een grootschalige chemische installatie te ontwerpen op deeltijdgebruik waarbij de fabriek in staat moet zijn snel aan en af te schakelen.
De onderbreking van de stroomtoevoer aan zo’n fabriek levert ook een financiële uitdaging op. Immers moet een fabriek die slechts pakweg de helft van de tijd kan worden gebruikt twee keer zo groot worden ontworpen voor dezelfde hoeveelheid brandstof. De prijs van zo’n installatie zal daarmee grofweg verdubbelen waarmee de kostprijs van de brandstof verder omhoog schiet.
Belast fossiele kerosine
Gegeven deze omstandigheden gaat het nog minstens decennia duren voordat kunstkerosine op prijs kan concurreren met fossiele brandstoffen – als dat al ooit lukt. Daarom is het Europese initiatief om bijmenging van alternatieve brandstoffen te verplichten zo belangrijk.
Een alternatieve route waar de Europese Commissie (nog) niet naar kijkt is om fossiele brandstoffen voor de vliegindustrie zo zwaar te belasten dat de alternatieven concurrerender in prijs worden. Gezien de trage en minieme vorderingen die de sector nu noodgedwongen maakt, zou deze route wel eens de enige mogelijkheid kunnen zijn om de uitstoot van broeikasgassen door het vliegverkeer tijdig omlaag te brengen.
Dat is van groot belang, vooral omdat de luchtvaart snel wil groeien en op dit moment de enige industrie is die jaar op jaar meer CO2 uitstoot. Vrijwel alle andere sectoren – energieproductie, wegverkeer, industrie – weten hun uitstoot wél met rasse schreden terug te brengen.
Sla dit artikel op in uw favorieten
B. van Marlen
Dit is een heel plausibel verhaal, die SAF en H gaan het niet (op tijd) worden. De voorspelling in de groei (verdubbeling rond 2040) wordt door velen bevestigd. In China en India worden honderden vliegvelden aangelegd, en men wil helaas eerst ons niveau hebben bereikt alsvorens wat in te leveren.
Door de sectorgenoten wordt dit al al vaststaand feit aangenomen en gebruikt om ook bij ons niets in te leveren voor de ‘connectivity’, begrijpt u, want anders gaat men gewoon naar het buitenland, zo vindt men.
Ergo: dit gaat helemaal niet goedkomen, niet op klimaatgebeid en ook niet op geluidhinder en andere emissies. Ik vind, dat we eens kritisch moeten gaan kijken wat echt noodzakelijk is en alle luxereisjes (bv. weekendje New York) maar eens tegen het licht moeten houden. Dit kan en we kunnen ook de ticketprijzen gaan opvoeren en de vraag afremmen. Eeuwige groei in een eindige wereld kan niet!
John Poole
Referencing: “Secondly, CO 2 is only part of aircraft emissions, it also produces water vapor that also contributes to global warming, plus nitrogen oxides and substances of very high concern”
I recommend you should specify what the “substances of very high concern” are in a listing rather than your opinion of unknown items. In this day of search engines, have a complex chemical name in your article may result in a wider reach of readers.
SchipholWatch
Thanks for this suggestion! Done!
HansB
Hierboven lees ik: “De vliegindustrie verwacht zelf tot 2040 in passagiers te verdubbelen”. Ik schrik van dat vooruitzicht en ben er boos om. Ik neem aan dat er nu weinig onderbezette vliegtuigen rondvliegen. Verdubbeling van het aantal passagiers betekent dus verdubbeling van het aantal vliegbewegingen. In 17 jaar. Ik heb daar maar één woord voor: rampzalig. Rampzalig omdat gebleken is dat de overheid daar helemaal geen adequaat antwoord op heeft, nee, wil hebben. Onder druk van de vliegindustrie faciliteert de overheid deze groei juist. In het naïeve geloof dat het allemaal wel goed gaat komen. De technologie gaat ons immers redden. Ik wacht liever niet tot de wal keert het schip. Binnen 17 jaar hebben we geen geruisloze en uitstootvrije vliegtuigen. De contouren van wat ons te wachten staat zijn nu al meer dan duidelijk. Overheid neem uw verantwoordelijkheid en loop niet achter de vliegindustrie aan! Waarom moet u bij herhaling door de rechter tot orde geroepen worden?