Lachgas krijgt het warm

Om de uitstoot van lachgas uit salpterzuurfabrieken in te dammen, ontwikkelde een Delftse promovendus een katalysator. Die overkt prima, maar alleen als de fabrieken op een hogere temperatuur gaan werken....

Michael Persson

'IK DENK dat de hemel gevuld is met dit wonderbare gas van gelukzaligheid', schreef de 19de-eeuwse dichter Robert Southey over N2O, alias lachgas. Hemels spul, vinden ook de duizenden gebruikers op Amerikaanse studentenfeesten, waar lachgas een populaire drug is. Het gas is in kookwinkels verkrijgbaar in handzame patronen, bedoeld voor slagroomspuiten, waarin het als drijfgas functioneert.

Vrij onschadelijk dus, althans bij inwendig gebruik. Maar buiten de mens, in de hemel zelf, doet het meer kwaad dan goed. Lachgas is medeschuldig aan het gat in de ozonlaag en staat bovendien op een gedeelde tweede plaats op de ranglijst van belangrijkste broeikasgassen.

Niet lang meer, als het aan ir. Javier Pérez-Ramírez ligt. Hij onderzocht een nieuwe methode om de uitstoot van lachgas danig terug te dringen. Op 28 mei promoveert de Spanjaard aan de Technische Universiteit Delft op zijn bevindingen.

Lachgas wordt in lang niet zulke grote hoeveelheden uitgestoten als het belangrijkste broeikasgas kooldioxide, maar blijft wel veel langer in de atmosfeer hangen. Daardoor veroorzaakt het toch nog 10 procent van het broeikaseffect, net zoveel als methaan.

Voor dergelijke 'overige broeikasgassen' was nooit veel aandacht. Veel beleid was gericht op het terugdringen van grote boosdoener kooldioxide, door zuiniger energieverbruik en alternatieve vormen van energieopwekking.

Sinds een jaar of drie loopt er echter een programma, geïnitieerd door het ministerie van VROM, voor de reductie van die overige broeikasgassen (ROB). Terecht, zo zegt dr. Ruud van den Brink van onderzoeksinstituut ECN, want de reductie van lachgasemissies is wellicht veel goedkoper dan de reductie van kooldioxide-uitstoot via de bouw van bijvoorbeeld windmolens.

Dus is hij al een paar jaar op zoek naar een manier om lachgasemissies te beperken. Het onderzoek richt zich met name op de chemische industrie, die verantwoordelijk is voor grofweg een zesde deel van de totale uitstoot. De rest komt grotendeels uit de natuur en uit landbouwmest, en is lastig tegen te houden.

Het onderzoek concentreert zich op salpeterzuurfabrieken, de grootste bronnen van industrieel lachgas. In Nederland staan er zes, in Sluiskil (Hydro Agro), IJmuiden en Geleen (DSM). Salpeterzuur is een grondstof voor onder meer kunstmest. Als de lachgasuitstoot van de fabrieken in 2010 tot nul wordt teruggebracht, heeft Nederland voor een belangrijk deel voldaan aan de Kyoto-afspraken om het broeikaseffect terug te dringen.

Er bestaan globaal twee alternatieven: voorkomen of genezen. In het eerste geval worden de omstandigheden tijdens de reactie met een katalysator zo geregeld, dat er zo min mogelijk lachgas ontstaat. In het tweede geval wordt het lachgas pas na het reactieproces aangepakt, en bij de schoorsteen – weer met behulp van een katalysator – uit elkaar getrokken, waarbij zuurstof en stikstof ontstaan. Zo onschuldig als wat.

Die eerste optie is vooral in het buitenland het verst ontwikkeld, zegt ir. Wilco van der Lans van Novem, dat het lach gasreductie- onderzoek voor een deel financiert. Alleen: de risico's van die methode zijn groot. Metaaldeeltjes, afkomstig van de katalysator, kunnen in de gasstroom terechtkomen. Dan dreigen calamiteiten van het kaliber Toulouse waar vorig jaar september een kunstmestfabriek explodeerde, zegt Van der Lans. Om dat te voorkomen moet de katalysator aan strenge eisen voldoen.

Misschien liever de tweede methode dus. Om lachgas te ontleden, is alleen wel een stabiele katalysator nodig.

'Makkelijk zat om ergens een katalysator te vinden', zegt promovendus Pérez-Ramírez. 'Alleen heb je grote kans dat die na een paar dagen nog maar op een tiende van zijn oorspronkelijke capaciteit werkt. Die dingen verzwakken like hell.'

Pérez-Ramírez brouwde een eigen katalysator: actief ijzer op een rooster van zeoliet. Alchemistenwerk. 'De magische truc was een stoombehandeling', verklapt hij. Dat, in combinatie met een soort zeepspoeling, genereert holletjes in het dragermateriaal waar de ijzerdeeltjes zich kunnen nestelen. Het resultaat: een zeer stabiele katalysator, mat Pérez-Ramírez in zijn laboratorium. 'Goed genoeg voor de industrie.'

Dan moet de techniek wel eerst worden beproefd in een testfabriek. Daartoe zijn de Delftse onderzoekers – maar nu zonder Pérez-Ramírez – inmiddels met het ECN in zee gegaan. Over twee jaar moet de proeffabriek gaan draaien.

De volgende stap, van proeffabriek naar de industrie, zal lastiger zijn, zo lijkt het. Pérez-Ramírez heeft het aan den lijve ondervonden. Hij werkt sinds twee maanden bij Norsk Hydro, onder meer eigenaar van de fabriek in Sluiskil.

Hij doet vergelijkbaar onderzoek als in Delft, en wilde een fabriek op een hogere temperatuur laten draaien dan gangbaar is, om de nieuwe katalysator te testen. 'Dat doen ze dus niet. Erg frustrerend. Het maakt hun niet uit of je een goed idee hebt of niet. De fabriek moet gewoon draaien, en daarmee uit. Geen gekke dingen.'

Daarmee geeft hij ook de zwakke plek aan van de nieuwe katalysator. De operationele temperatuur is hoger dan de temperatuur in de schoorsteenpijp van echte fabrieken. Dus moet de katalysator eigenlijk zo worden aangepast, dat hij bij een lagere temperatuur werkt.

'Dat wordt erg moeilijk', zegt Pérez-Ramírez. 'Bij lagere temperaturen gaan ook andere gassen in de stroom, zoals stikstofoxiden en zwaveldioxide, zich hechten aan de katalysator. Die wordt dan geblokkeerd.' Onmogelijk dus? 'Nee, maar wel een hele uitdaging.'

Aan Pérez-Ramírez zal het niet liggen. Volgens begeleider prof. dr. Freek Kapteijn is hij 'één van de beste promovendi die hij ooit heeft gehad'. Pérez-Ramírez schreef in twee jaar veertig wetenschappelijke artikelen en begon tussen de bedrijven door een campagne tegen de misleidende informatie op slagroomspuiten, die durven beweren dat het drijfgas N2O 'ozonvriendelijk' is. 'De lachgasuitstoot uit spuitbussen is nog altijd een tiende van die van de chemische industrie', zegt Pérez- Ramírez. Niet insignificant, vindt hij.

En hoeveel lachgas komt er in de longen van de pretconsument terecht? Hij durft geen schatting te maken. Voor de experimenteerder heeft hij nog een 'tip': van een gewone slagroomspuit kun je ook enigszins high worden, door heel licht op de knop te drukken. 'Maar niet te hard, anders zit je gezicht onder de slagroom.' En niet te vaak natuurlijk, vanwege het milieu.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden