Baanbrekend onderzoek naar ijzerpoeder zorgt voor kickstart schone energiecyclus

By Elcke Vels

Als we denken aan een duurzame toekomst, denken we vaak aan windmolens en zonnepanelen. Maar hernieuwbare energiebronnen zijn gevoelig voor schommelingen en voldoen daarom niet altijd aan de constante vraag naar energie. Dit is waar ijzerpoeder in beeld komt. Onlangs ontvingen onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) een NWO-subsidie om de meest optimale productiemethoden van ijzerpoeder te vinden. “We willen wereldwijd een schone energiecyclus op gang brengen.”

Het aanbod van energie uit wind en zon varieert sterk. Als er te veel energie is, moet je die kunnen bewaren. Hier komt ijzerpoeder van pas. Het is gemakkelijk op te slaan en te transporteren. Terwijl waterstof energie verliest tijdens het transport, gebeurt dat bij ijzerpoeder nauwelijks. IJzerpoeder wordt gezien als een veelbelovende manier om energie op te slaan vanwege de hoge energiedichtheid, het gebrek aan koolstof en het feit dat het recyclebaar is.

Optimale bronnen

Onderzoekers Xiaocheng Mi en Giulia Finotello van het Eindhoven Institute for Renewable Energy Systems (EIRES) hebben een subsidie van €845.000 gekregen om veelbelovende bronnen voor ijzerpoeder te identificeren. Mi: “We willen een wereldwijde schone energiecyclus op gang brengen. Momenteel is ijzerpoeder afkomstig uit verschillende industrieën, maar de beschikbare hoeveelheid is te klein voor wijdverspreid gebruik. Daar willen wij verandering in brengen.”

Bedrijven wenden zich tot wetenschappers om meer inzicht te krijgen in de basisfysica achter het gebruik van ijzer als brandstof en de omzetting van ijzeroxide naar ijzer. “En terwijl zij vertrouwen op onze input, zijn wij ook afhankelijk van hun expertise om te begrijpen hoe de procestechnologie zal opschalen,” legt Finotello uit.

De onderzoekers zullen de komende jaren verschillende bronnen onderzoeken, waaronder materialen uit mijnbouw en slib van waterzuiveringsbedrijven. Industriële partners die de ijzerpoeders zullen leveren zijn:

• KWR Water Research Institute (een waterinstituut uit Nederland)

• ArcelorMittal (de op één na grootste staalproducent ter wereld, uit Frankrijk)

• Pometon Spa (een fabrikant van metaalpoeders uit Italië)

• Companhia Siderúrgica Nacional (een Braziliaans staalbedrijf)

Finotello: “Op de TU/e hebben we al aangetoond dat we ijzerpoeder van fabrikanten kunnen verwerken. Het gebruik van alternatieve bronnen, zoals residuen van staalfabrieken of bijproducten van waterzuivering, zal echter complexer zijn. Hierbij is er een verschil in de samenstelling, zelfs als het van dezelfde leverancier afkomstig is. IJzerpoeder kan bijvoorbeeld onzuiverheden bevatten en kan in verschillende soorten en maten komen. Er zijn dus genoeg uitdagingen waar we een antwoord op hopen te vinden.”

Negen ton voor Eindhovens onderzoek naar toepassing van ijzerpoeder als CO2-vrije energiedrager

IJzerpoeder kan energie opslaan op een zeer compacte, goedkope, veilige, milieuvriendelijke en CO2-vrije manier.

Kolencentrales moderniseren

In de toekomst kan ijzerpoeder onder andere gebruikt worden voor de modernisering van kolencentrales. Dat is nodig, want bij de verbranding van kolen komt CO₂ vrij. Met ijzerpoeder kan het verbrandingsproces op dezelfde manier warmte genereren. In Nederland staan momenteel vier kolencentrales. Deze vier centrales kunnen op volle capaciteit bijna 4.000 MW elektriciteit opwekken. In theorie is dit genoeg om vier miljoen huishoudens tegelijkertijd van stroom te voorzien.

Een ecosysteem

Mi en Finotello zijn niet de enige onderzoekers die zich met ijzerpoeder bezighouden. De TU/e en hun belangrijkste industriële partners op dit gebied, Metalot en IRON+, zijn wereldleiders in de technologische ontwikkeling van ijzerpoeder. De universiteit huisvest ook het studententeam SOLID, dat zich bezighoudt met zowel technische fundamenten als de maatschappelijke impact van deze technologie. Ook de Brabantse startup RIFT, voortgekomen uit team SOLID, verwarmt al honderden huishoudens met het ‘magische poeder’. “Samen zijn we op een missie om deze technologie uiteindelijk grootschalig te kunnen implementeren”, voegt Finotello toe.

Hoe eerder, hoe beter

Het is altijd lastig om precies te zeggen wanneer we resultaten kunnen verwachten van een grootschalig onderzoeksproject, erkent Mi. Het onderzoek zal naar verwachting ongeveer vijf jaar duren. “We zijn momenteel in gesprek met industriële partners om alles te regelen. Dit kan enkele maanden duren, maar we willen zo snel mogelijk van start gaan.”