Van whisky naar waterstof

Onderzoekers van de Heriot-Watt Universiteit hebben ontdekt dat afvalwater van distilleerderijen een veelbelovend alternatief kan zijn voor drinkwater om waterstof van te maken. Bovendien bespaar je met het drinken van whisky ook nog eens drinkwater.

Drinkwater schaarste is het probleem van het komend decennium. En met de ambitieuze doelen van onze regering om in Nederland in 2030 ca. 750.000 ton groene waterstof te gaan produceren, komt er een aanzienlijk drinkwaterverbruik bij. In een eerder artikel berekende we al eens dat we daar in 2030 ca 11,4 mln m³ drinkwater voor nodig gaan hebben, ofwel 3% van het huidige landelijke verbruik.

Biogas en electrolyse

Afhankelijk van de samenstelling van het afvalwater, zorgt de aanwezigheid van suikers, alcohol en oplosbaar zetmeel ervoor dat het afvalwater kan worden gebruikt voor de productie van biogas. Er is daarnaast echter ook een aanzienlijk potentieel om dit afvalwater in het elektrolyseproces te gebruiken.

Wateroxidatiekatalysator

Om groene waterstof te produceren met minimale energie-input, is het ontwerpen van een efficiënte, goedkope, duurzame wateroxidatiekatalysator onmisbaar. Bestaande wateroxidatiekatalysatoren, zoals RuO ₂ en IrO ₂ , zijn zeer efficiënt zijn, maar hun hoge kosten en corrosief gedrag beperken hun industriële inzet. Nikkelseleniden (NiSe) zijn de op een na grootste bestudeerde nikkelchalcogeniden voor elektrokatalytische watersplitsing. Nikkelseleniden zijn over het algemeen zwart van kleur en lossen niet op in water. De onoplosbaarheid van nikkelseleniden in water is een cruciale parameter die ze perfect maakt voor elektrokatalytische watersplitsingstoepassingen. 

Nikkelseleniden

In de studie zijn de potentiële voordelen onderzocht van het gebruik van NiSe als elektrokatalysator voor voor de gelijktijdige opwekking van waterstofgas en zuurstofgas uit afvalwater van de distilleerderij. In dit onderzoek zijn verschillende belangrijke factoren onderzocht, waaronder de stabiliteit van de NiSe-coating, de prestaties van de katalysator over een langere periode en de algehele stabiliteit van de materialen voor en na het elektrolyseproces. Om de effectiviteit van NiSe in de afvalwaterelektrolyt van de distilleerderij te beoordelen, worden alle verkregen resultaten vergeleken met die verkregen in een drinkwaterelektrolyt ( dwz op NaOH-basis). 

Beter dan NaOH

Deze vergelijking leverde een uitgebreide evaluatie op van de prestaties en geschiktheid van NiSe als oxidatieve elektrokatalysator om waterstof uit het afvalwater van de distilleerderij te verbeteren. Met name de Ni₂ Se₃ -katalysator vertoonde een aanzienlijk hogere stroomdichtheid in op afvalwater gebaseerde elektrolyten van de distilleerderij-industrie vergeleken met NaOH. 

De conclusie is dat afvalwater uit de biomassa-industrie als grondstof voor het elektrolyseproces bruikbaar is voor electrolyse. Hierdoor kan bovendien omvangrijke zoetwatervoetafdruk die gepaard gaat met de productie van groene waterstof kan worden verminderd.

Ketels stoken met waterstof

Een interessante link die ook nog gelegd kan worden, is dat er in Schotland onderzocht wordt in hoeverre distilleerderijen hun stookketels kunnen opstoken met waterstof. Als hiervoor dan waterstof gebruikt kan worden dat geproduceerd is uit het afvalwater van de distilleerderij, dan is de circel weer rond.

Bron: Royal Society of Chemistry