Schone schepen maken

De internationale scheepvaart veroorzaakt drie procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. In 2050 moet de totale jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen door de scheepvaart met ten minste vijftig procent zijn verminderd ten opzichte van 2008. Dat is afgesproken binnen de Internationale Maritieme Organisatie (IMO), een VN-organisatie die internationale afspraken tussen lidstaten maakt om tot een veilige en milieuvriendelijke scheepvaart te komen. Schepen moeten dus snel minder stookolie, diesel en lng gaan gebruiken en overstappen op schonere brandstoffen.

Dennis Lensing (30) is één van de onderzoekers die proberen onze scheepvaart groen te maken. Lensing is jong en optimistisch: hij denkt dat in 2050, zo ongeveer rond zijn eigen pensioen, een groot deel van de schepen onafhankelijk van fossiele brandstoffen zal varen. De voormalig wetenschapper van de TU Delft werkt nog steeds samen met die universiteit aan een onderzoeksproject, en is mede-eigenaar van consultancybedrijf Mana, dat aan veelal maritieme projecten werkt om de energietransitie te versnellen. Lensing is zelf deskundig op het gebied van waterstof, maar ziet meer wegen die naar een groene scheepvaart leiden.

Waterstof

Als junior onderzoeker maritieme technologie was Lensing verbonden aan een onderzoeksproject aan de TU Delft, met als doel om een schip van 20 meter lang op waterstof te laten varen. ‘Het is de eerste keer dat deze technologie wordt toegepast in de maritieme sector. Het schip zal waarschijnlijk eind 2021, begin 2022 gaan varen’, zei hij een paar jaar geleden in een interview op de website van de TU Delft. Helaas is zijn voorspelling niet uitgekomen: het schip vaart nog niet.

Waterstof is onder normale omstandigheden gasvormig en neemt veel ruimte in. Dat is ook de grote moeilijkheid: het past letterlijk niet op een boot. Je kan zorgen dat het minder ruimte inneemt door het waterstofmolecuul te binden aan iets anders, een zogeheten waterstofdrager. Dan wordt het een andere chemische stof. In het geval van het project van Lensing werd waterstof aan zout gebonden, waardoor het een poeder wordt. Maar dan ben je er nog niet, legt hij uit. “Dan volgt er nog een stap: via een reactor moet je de waterstof weer vrijmaken van het poeder. Die stap is heel moeilijk en dat ging mis bij ons bootje.” Volgens hem is dat absoluut geen ramp, want het is een onderzoek- en ontwikkelingsproject. “En daar horen nu eenmaal wat tegenslagen bij. Het project loopt nog wel, maar heeft hierdoor een paar jaar vertraging opgelopen.”

Methanol

Hoewel Lensing zelf deskundig is op het gebied van waterstof, ziet hij meer wegen die naar een groene scheepvaart leiden. Methanol bijvoorbeeld is van alle synthetische brandstoffen het makkelijkst te maken, kost veel minder ruimte dan waterstof en bestaande motoren zijn zonder veel moeite om te bouwen. “Voor scheepseigenaren is dit de makkelijkste klap”, stelt Lensing.

Bij de verbranding van methanol komt CO₂ vrij. Die CO₂ is af te vangen in de lucht, bijvoorbeeld via planten. Dat is nu nog erg inefficiënt, maar zou in de toekomst kunnen door planten en grassen te gebruiken die heel snel groeien. Ook hier stuiten we op één groot probleem, vertelt Lensing. “Dezelfde plantjes kunnen ook dienen om sustainable air fuel te produceren, wat waarschijnlijk de belangrijkste manier gaat zijn om duurzaam te vliegen. De grote vraag is dus: hoeveel landbouwgrond hebben we uiteindelijk hiervoor nodig en wat voor effect heeft dat op de voedselzekerheid? Een andere optie is de afvalstroom van de landbouw te gebruiken, zoals bladeren van maisplanten. Hierbij is de uitdaging om voldoende van deze biomassa te vinden en verzamelen.”

Een andere stof met mogelijkheden is ammoniak. Die kan je direct verbranden of zien als waterstofdrager. Het grootste probleem is dat ammoniak hartstikke giftig is, legt Lensing uit. “In de cargo wordt de stof al wel eens vervoerd. Tegenstanders zeggen: leuk en aardig, maar als we dit als serieuze brandstof gaan opschalen, loop je het risico op enorme gifwolken, ook in stedelijk gebied, waaraan mensen kunnen doodgaan. Anderen zeggen dat we makkelijk om de gevaren heen kunnen ontwerpen. Een voordeel van ammoniak is dat het veel minder ruimte inneemt dan waterstof.”

Circulaire chemie

Een andere route is CO₂-afvang en -opslag op het schip zelf (carbon capture), direct bij de uitlaatpijp via een chemisch proces. “Hierbij moet je de CO₂ op het schip tijdelijk opslaan, meestal in gasvorm, totdat je in een haven bent. Vanuit daar kan de CO₂ worden gebruikt om synthetische brandstoffen te maken of worden vervoerd naar een opvangplek”, legt Lensing uit.

De CO₂ kan onder meer worden opgeslagen in door de mens reeds leeggehaalde gasvelden onder de Noordzee. Het probleem: die zitten op een bepaald moment vol. CO₂ is ook te gebruiken in de chemische industrie, waarmee het broeikasgas uiteindelijk wel in het milieu terechtkomt. “Dat speelt dan bij fabrieken die überhaupt niet of heel moeilijk kunnen vergroenen en waar CO₂ de bouwsteen is voor producten. Dit wordt circulaire chemie genoemd.”

Interessante markt

Ondanks alle te nemen hobbels denkt Lensing dat alle short sea-schepen (vrachttransport over water over kleinere afstanden, red.) en bijna alle binnenvaartschepen in 2050 emissieloos zullen varen. “Voor deze wat kleinere schepen, die korte afstanden afleggen, is waterstof een optie.” Ook is hij hoopvol dat straks bijna alle cruiseboten emissieloos varen. “Cruiseschepen vormen een interessante markt. Ze mogen bepaalde fjorden en andere toeristische trekpleisters niet meer in, omdat ze zo smerig zijn. Dat leidt tot innovatie. Er zijn zoveel consumenten op zo’n schip dat ik denk dat de markt een transitie economisch gezien goed kan dragen.”

Voor de wat grotere schepen is de waterstofroute lastiger. “Bij intercontinentale scheepvaart is methanol wellicht logischer.” Hij legt uit dat Maersk, een van de grootste scheepvaartbedrijven ter wereld, die kant op beweegt. Carbon capture is ‘vooral een tijdelijke oplossing’, onder meer doordat de mogelijke gasopslagplekken uiteindelijk vol gaan zitten. Over de toekomst van ammoniak als brandstof van de toekomst denken deskundigen verschillend, meldt Lensing. Een voorspelling is lastig, omdat de techniek volop in ontwikkeling is en hij nog geen werkend project met ammoniakbrandstof kent.

Hoe dan ook is Lensing onverminderd hoopvol. In 2050, als hij langzaam richting zijn pensioen gaat, zal ‘zeventig procent van de schepen emissieloos varen’. “We zullen verder zijn dan mensen nu denken. Er wordt gezegd dat de scheepvaart een heel traditionele industrie is, maar ik ervaar het tegenovergestelde en ontmoet veel welwillende mensen. In Nederland wordt veel onderzoek gedaan en Europa is echt een voorloper. Daar komt mijn enthousiasme vandaan.”