Groene waterstof maken uit zeewater en tegelijkertijd schoon drinkwater en elektriciteit. En uit datzelfde zeewater bovendien waardevolle mineralen als lithium en tafelzout filteren. Onderzoekers van de Wageningen University & Research (WUR) laten met de Zeewaterstof-methode (SeaHydrogen) zien dat het kan. “Op deze manier houden we de waterstofeconomie milieuvriendelijk en haalbaar.”
Nederland heeft voor het halen van zijn klimaatdoelen grote hoeveelheden groene waterstof nodig. Dat is waterstof die met groene stroom door middel van elektrolyse gemaakt wordt uit water. Bij verbranding hiervan komt alleen water en zuurstof vrij, dus geen CO2. Groene waterstof kan onder meer gebruikt worden voor processen in de (chemische) industrie, voor vrachtwagens, bussen, treinen, auto’s en in de toekomst wellicht ook voor het verwarmen van gebouwen en woningen. Daarnaast kan het een belangrijke rol spelen bij de tijdelijke opslag van overtollige groene stroom uit en zonne- en windenergie. Het kabinet heeft in 2022 zijn doelen voor de waterstofeconomie aangescherpt. In 2032 moeten elektrolysers in Nederland al 8 gigawatt aan groene waterstof kunnen maken.
Zeewaterstof
De SeaHydrogen-methode van de WUR combineert bestaande en nieuwe watertechnologieën in een geïntegreerd totaalsysteem. Dat ondervangt de huidige nadelen van de productie van groene waterstof en levert tegelijk diverse voordelen op die nuttig zijn voor de maatschappij, zoals het maken van schoon drinkwater, elektriciteit en waardevolle mineralen. “We combineren zeewater met waterstof en houden in het midden zoet water over. Daarom noemen we de methode zeewaterstof”, zegt Irma Steemers-Rijkse, programmamanager circulaire watertechnologieën bij Wageningen University & Research (WUR).
Groene waterstof vergroot drinkwatertekort
Een probleem dat vaak over het hoofd wordt gezien, is dat groene waterstof nu nog uit zoet water wordt gemaakt. Voor de productie van die 8 gigawatt in 2032 is naar schatting 11 miljard liter zuiver water nodig. Als elektrolysers daarvoor drinkwater gebruiken, verbruiken ze 1 procent van de jaarlijkse drinkwatercapaciteit in Nederland. Dat terwijl drogere zomers en lange periodes zonder regen nu al tot watertekorten leiden. Volgens het RIVM kampen alle tien de Nederlandse drinkwaterbedrijven in 2030 met tekorten als gebruikers niet zuiniger met water omgaan, regenwater niet beter opgevangen wordt en er geen nieuwe bronnen worden aangeboord. Het gebruik van zoet water voor waterstof kan dus leiden tot extra drinkwatertekorten, waarschuwen experts. “Bij alle plannen voor de waterstofproductie is de overheid een beetje vergeten dat je daar sloten water voor nodig hebt en dat het enorme druk legt op je drink- en zoetwaterbronnen”, zegt Steemers-Rijkse. “Wij willen helpen dat probleem op te lossen door tekorten weg te nemen.”
Nadelen van zout water
Dat kan door zeewater te gebruiken. Dat is er genoeg, maar dat wordt tot nu toe nauwelijks gebruikt omdat het zout de elektrolysers aantast. Met omgekeerde osmose (RO) kun je van zeewater zoet water maken – zoals in het Midden-Oosten en in toenemende mate in Europa al veel gebeurt – maar ook dat heeft nadelen. De methode kost veel elektriciteit en de overblijvende pekel (brijn) is te zout en bevat te veel chemicaliën om te kunnen lozen op zee, oppervlaktewater of in de bodem. “Lozen op land is een groot probleem. Dat kan niet zomaar. Opwerken en de zouten eruit halen kost veel energie. Op zee kun je het lozen, want die is al zout. Maar je ziet wel in gebieden als Spanje en in het Midden-Oosten dat door het gebruik van veel omgekeerde osmose-systemen extra verzilting ontstaat. Daardoor treedt een soort Dode Zee-effect op, waardoor het maritieme leven geen kans meer heeft”, legt Steemers-Rijkse uit.
Restwarmte ongebruikt
Een belangrijk nadeel van waterstof maken via elektrolysers is dat er veel restwarmte bij vrijkomt. Dat heeft een temperatuur van circa 80 graden Celsius en daar is nog geen toepassing voor gevonden. Sterker nog: om elektrolysers te koelen en de restwarmte af te voeren is water nodig, waardoor de vraag naar water nog verder toeneemt.
Economisch haalbare oplossing voor problemen
De voorgestelde Zeewaterstof-methode van de WUR lost al die problemen op. Het maakt gebruik van zout water en restwarmte en produceert niet alleen groene waterstof, maar ook nog eens zoet water en elektriciteit. Verder worden waardevolle mineralen uit de brijn geëxtraheerd. “Wat we zien in onze welvarende economieën is dat je pakt wat je nodig hebt en weggooit wat je er niet meer van wilt hebben. Zo ook met water. Wij denken dat het heel anders kan. Dat je alles intern kunt benutten, waardoor het én economisch haalbaar wordt en als businessmodel interessant is”, zegt Steemers-Rijkse.