biobased

Cellulose is een polysacharide die door nagenoeg alle planten wordt gemaakt (vooral bomen). De stof zit in veel natuurlijke vezels. Hout bestaat voor een groot deel uit cellulose, maar bevat ook andere stoffen als lignine en hemicellulose. Katoen en watten zijn nagenoeg zuivere cellulose. Cellulose is ook een van de stoffen die zich bevindt in de celwand van planten. Cellulose is slechts een van de polymeren die kunnen worden gemaakt van glucose; andere zijn bijvoorbeeld zetmeel en glycogeen. ( bron wikipedia ) 

Cellulose is het meest voorkomende natuurlijke polymeer. 

Biobased is en steeds vaker terugkerende term. Naast het streven om veeteelt en landbouw- weer- op biologische leest te schoeien, is het streven om ook de bouw en de productie van goederen weer te baseren op het gebruik van natuurlijke grondstoffen. Die worden nu aangeduid met de term ‘biobased’ , in lijn met producten in de voedselindustrie die ‘biologisch’  zijn.  Naast het terugdringen van het gebruik van fossiele brandstoffen , zoals voorgesteld in de energietransitie ( de kantelklok ) zal dit uiteindelijk moeten leiden tot de duurzame economie van de toekomst.

Tot ongeveer de vijftiger jaren van de vorige eeuw, toen de chemische industrie nog in opkomst was, werd alle kleding gemaakt uit de natuurlijke grondstoffen: katoen, vlas ( linnen ), wol, zijde, melk(caseïne) ,hennep en cellulose.  Die kleding was niet alleen duurzaam omdat ze van deze grondstoffen was vervaardigd, maar ook omdat ze veel langer meeging dan moderne kleding. ( en bovendien veel comfortabeler was )  Nu wordt het straatbeeld gevuld met voor het grootste deel mensen die gekleed gaan in kleding van synthetische garens gemaakt of zelfs gerecyclede petflessen.   In elke ooghoek ontwaren we wel een overheids dienaar, official of werkmens in synthetisch gifgroen, geel of oranje. : moderne bedrijfskleding die oa de oerdegelijke en esthetische Manchester kleding verving.  Wollen, katoenen en linnen kleding wordt alleen nog gedragen door de happy few, die het kan betalen.  Omdát synthetische stoffen zo veel goedkoper geproduceerd konden worden, toen de chemische industrie in de vijftiger jaren die op de markt bracht.  Niet alleen overigens omdat ze veel goedkoper waren, maar ook omdat het gebruiksgemak groot was. (wassen strijken )

Vóordat de synthetische stoffen hun intrede deden, was cellulose – zie hierboven – ongeveer de belangrijkste basis grondstof voor heel veel processen en materialen. In het geval van garens voor de fabricage van kleding was dat ‘ rayon ‘, ofwel kunstzijde dat een goede vervanger was voor echte zijde. ( ENKA )

Het werd verkregen door hout te versnipperen in machines, waarna het werd gescheiden in cellulose en lignine.  Met ingewikkelde en energieverslindende processen werden daaruit heel verschillende andere grondstoffen en materialen gehaald. ( derivaten )  Naast de kunstzijde – Rayon – is celluloid- het eerste ‘bioplastic’  daarvan een van de bekendste.

Regelmatig lezen we nu ronkende aankondigingen van de chemische industrie dat ze een afbreekbaar ‘bioplastic’ hebben ontwikkeld, maar die bestonden juist tóen. Om de simpele reden dat er nog geen synthetische plastics bestonden.  Die zouden daarna echter een snelle opmars gaan maken en nu verwerkt in vrijwel elk product.

Echt bio-based bouwen wordt geassocieerd met  ‘bouwen met stro ‘, maar vooral wordt de term gebruikt omdat het hip is.  Bouwen met stro komt nergens in de bouwhistorie voor. Logisch, want stro was een belangrijke grondstof voor de boer om de mest mee te mengen en later voor de productie van strokarton.  Dát was nog eens een waarachtig ‘biobased’ product, waar modern karton niet aan kan tippen met al zijn toevoegingen van lijm- en kunststoffen (plastics).  De miljarden dozen die daarvan worden gemaakt en waarin onze bestellingen worden verstuurd over de wereld, zullen voor een groot gedeelte op de afvalberg verdwijnen of worden verbrand en daarbij ,in de zomer, veelal nutteloze warmte produceren.

Het toppunt van ‘biobased bouwen’ is de bouw van wolkenkrabbers. Misschien dat architecten toch beter andere materialen dan biobased kunnen toepassen om hun duurzame ontwerpen in uit te voeren.  Dan hebben de bossen in ieder geval al weer een grotere kans te overleven, nu ze ook al worden opgestookt in centrales en gekapt om plaats te maken voor plantages om ‘biodiesel’ te produceren.

“ natuur-‘     steen .

deelculaire economie

Het was in 1973 toen Premier Joop den Uyl in een toespraak op Tv het Nederlandse volk vertelde dat het nooit meer zou worden zoals het was geweest na de tweede wereldoorlog : als gevolg van de ‘olieboycot’ die Nederland had getroffen waren de prijzen van olie (grondstof) met wel 70 % gestegen en was de economie ernstig aangetast geraakt.

In datzelfde jaar kwam het boek “ grenzen aan de groei “ uit met daarin alarmerende berichten over de almaar uitdijende wereldbevolking in relatie tot schaarser wordende grondstoffen.

Weer 15 jaar later werd, naar aanleiding van de Bruntland conferentie het rapport ‘Our common future’  gepubliceerd met daarin de aanbeveling aan politici en beleidsmakers om te sturen op een economie die zodanig was ingericht dat voorraden niet zouden worden uitgeput en vooral : “ dat volgende generaties geen hinder zouden ondervinden van het handelen van de generatie die hen was voorgegaan ”.

Dat sprak veel mensen aan, maar hoe kon de economie groeien en tegelijkertijd de aanspraak op grondstoffen worden verminderd ?

Een van de eerste initiatieven om de doelstelling te realiseren was de cradle2 cradle beweging van William McDonough & Michael Braungart.  Braungart was chemicus en maakte zich zorgen om het verschijnen van steeds meer materialen –kunststoffen – die waren ontstaan na de synthese van verschillende grondstoffen die dan niet meer konden worden teruggewonnen en die meestal ook de eigenschap hadden niet meer te kunnen worden hergebruikt of gerecycled.  Dat had geleid tot de Cradle 2 Cradle ontwerp- filosofie. Afgezien van Herman Miller, een fabrikant van dure burostoelen, die het succesvol toepaste, werd er niet veel meer van gehoord, mede vanwege het probleem van de hierboven genoemde onomkeerbaarheid alsook de inzameling.

Een nieuw concept  Thomas Rau pakte de handschoen jaren later weer op met een nieuw concept : ‘ de  deelculaire economie’ : deel economie en circulaire economie in één. Op de site van de organisatie Turntoo®, die daarvoor werd opgericht, wordt een en ander als volgt verwoord:

“ economie is de georganiseerde relatie tussen mens en natuur. Deze relatie voorzien wij van een nieuwe systeemarchitectuur. “

Dat zou knap zijn na 1000den jaren handel.  In de praktijk komt het erop neer dat de producent, gedurende de gehele cyclus  eigenaar blijft van het product.  Die neemt het product weer terug als het kapot is of afgeschreven, wint de grondstoffen terug uit de materialen en maakt er nieuwe producten van. Zo wordt de gehele cyclus van grondstoffen tot product en weer terug volledig gesloten en wordt het inzamel – probleem opgelost. Volgens het concept kun je bij Philips licht bestellen of een koelkast. Klinkt leuk, alleen er ontbreken wat schakeltjes in de ketting. Bijvoorbeeld dat veel grondstoffen nooit meer terugkomen in de keten omdat ze omgezet zijn in irreversibele materialen, verbrand of verdampt.  ( irreversible |ɪrɪˈvəːsɪb(ə)ladjective : not able to be undone or altered ) Dat soort materialen, waar Braungart zich zorgen over maakte, komen er steeds meer. 

Universel Verklaring voor de rechten van het Materiaal .  Een ander opvallend project van Turntoo is ‘De Universele Verklaring voor de Rechten van het Materiaal’. Thomas Rau zegt hierover :

  “ Dat mensen rechten hebben vinden we inmiddels een vanzelfsprekendheid. Maar welke rechten zijn er eigenlijk voor de materialen die ons leven mogelijk maken? Daarover is niets vastgelegd. Daar gaan wij wat aan doen “.

 Na mensenrechten, dierenrechten nu ook materiaalrechten.

Onlangs werd, na vele maanden de nieuwe Ministerraad voorgesteld en desgevraagd benadrukten de bewindslieden die duurzaamheid in hun portefeuille hadden gekregen, dat het hen vooral ging om het inpassen van duurzaamheid in de doelstelling voor groei van de economie.  Maar economische groei is in tegenspraak met duurzaamheid.  Immers duurzaam betekent ‘volhoudbaar’ volgens de definitie van het Brunland rapport.  Waarschijnlijk is het bouwen van 1000den funderingen voor windmolens  met relatief schaars (scherp )zand, uiteindelijk niet volhoudbaar of  het bouwen van miljarden accu ’s met zeldzame grondstoffen ( zie artikel ).  Ook niet omdat in veel gevallen de natuur en het milieu ernstige schade wordt toegebracht en last but not least er niet zelden kinderarbeid aan te pas komt en mensen worden uitgebuit.  De definities van ‘ Our common future’ werden door de politici en beleidsmakers zodanig vertaald, dat ze voldeden aan de juridische normen voor duurzaam en economie.  Daardoor is het nu bijvoorbeeld mogelijk om hout uit Amerikaanse bossen, duurzaam en ethisch verantwoord, te verbranden in elektriciteitscentrales en warmtecentrales. Ook al kost dat meer energie en is de CO2 uitstoot hoger.

Misschien dat die Universele Verklaring voor de Rechten van Materialen nog niet zo’n gek idee is bij nader inzien.  Wellicht dat dan hout, grondstoffen en materiaal eindelijk rechten krijgen die ze verdienen: veel grondstoffen veelal die, als gevolg van de bouw van windmolens en installaties voor duurzame productie van energie, snel schaars worden.

links :

over het kappen van bossen in Amerika “Pulp fiction”

http://reports.climatecentral.org/pulp-fiction/2/#section-1

Staatsbosbeheer : hout is handel .

https://www.biobasedpress.eu/2012/10/staatsbosbeheer-wood-is-competitive/

Schaarste aan gronstoffen

Es gibt zu wenig Rohstoffe: Traum vom Elektroauto könnte platzen

 

 

de verbrandingsmotor

In dit artikel gaat het over de werking van de verbrandingsmotor. Alvorens we daaraan beginnen eerst een lijst waarin ze worden toegepast . De grootste groep is uitgerust met een motor met een ‘ interne verbranding ( internal combustion )  : de ‘explosiemotor’ . ( er bestaat ook een motortype met ‘externe’  verbranding : de stirling motor )

personenauto’ (8 miljoen) , bestelbussen, vrachtwagens, zandauto’s, pizza- couriers, taxi’s  stadsbussen, vuilnisauto’s, brommers , motoren,  scooters, vrachtschepen, jachten, binnenvaartschepen, cruiseschepen, ijsbrekers! , dieseltreinen, militaire voertuigen, tanks,  graafmachine’s,  hijskranen, gemalen, hijmachines, bulldozers, tractoren, machines om grondstoffen te delven,  oogstmachines, agregaten voor ziekenhuizen en gebouwen en datacenters, grasmaaimachines, straatveegmachines, onkruidverdelgings machines met gasverbrander, hondendrollen- opzuigmachines, bladblazers,bladopzuigers..  

De tweede groep wordt aangedreven door motoren die werken met ‘ turbine- motoren’ Het is maar een kleine groep in vergelijk met de eerste, maar wel verantwoordelijk voor een héel erg groot aandeel in verbruik van fossiele brandstoffen:

1) Elektriciteits centrales, waarin elektrische energie wordt opgewekt voor : miljoenen elektrische motoren in fabrieken, verlichting in gebouwen en huizen,  miljarden apparaten, accuboormachines, computers, smartphones en niet te vergeten datacenters  en de elektrische tandenborstel.

2) vliegtuigen!  Burger vliegtuigen en militaire vliegtuigen.  Vliegtuigen zonder welke de ‘ globale ‘ economie niet zou bestaan.

Alle verbrandingsmotoren uit de lijst hierboven, alsook de stoom– en gasturbines  werken door het verbranden van een ‘ brandstof ‘.  De warmte die vrijkomt bij verbranding wordt omgezet in mechanische arbeid; nog net zo als de eerste ‘stoommachine ‘ die Thomas Newcomben uitvond in 1710 en die James Watt zodanig zou verbeteren dat ze bruikbaar werd. ( zie energiebibliotheek )

Zoals we allemaal wel weten is de brandstof die gebruikt wordt in deze verbrandings- motoren en vliegtuigmotoren ( gasturbines ) benzine, dieselolie of kerosine, gewonnen uit aardolie. Voor het overgrote gedeelte van de elektriciteitscentrales is aardgas de brandstof.

Maar brandstof kan alles zijn wat brandt.   Bijvoorbeeld hout of olie uit planten gewonnen.  Een bekende brandstof is koolzaadolie.  Net als aardolie ook opgeslagen zonne energie.  Het verschil echter is dat aardolie komt van de voorraden, die in miljoenen jaren werden gevormd en de olie uit koolzaad wordt gevormd in een groei – seizoen. Ter onderscheiding van fossiele olie wordt koolzaad-olie dan ‘bio- olie’ (diesel) genoemd, maar in het verbrandingsproces is geen verschil. ( Rudolf Diesel gebruikte in zijn eerste motoren pinda- olie )

De reden waarom fossiele brandstoffen dus worden gebruikt is dat ze ‘ op voorraad zijn’ en dat ‘bio -brandstoffen’ moeten worden gewonnen uit gewassen en dat vergt heel erg veel landoppervlak, water en meststoffen én natuurlijk fossiele brandstoffen, waarmee de machines werken en de tractoren rijden om het gewas te verbouwen, oogsten  en de olie eruit te persen en raffineren.

Een rekensommetje :  De 4 motoren van een boeïng 747 verbranden 200.000 liter kerosine tijdens een vlucht van 13.500 kilometer ( bron : energiefeiten )  Daarmee haalt het vliegtuig Sydney net niet. ( 16.642 kilometer)  Met een vliegtuig dat op 200.000 liter koolzaadolie vliegt kun je duurzaam naar Australië vliegen.   Voor éen vlucht is dan de opbrengst nodig van 125 hectare, ofwel 1,25 miljoen m2 landbouwgrond met koolzaad en voor de terugvlucht nog eens.  De uitstoot van CO2 is geen gram minder ( veel hoger; zie boven ) dan die van kerosine.

Aan de werking van de verbrandingsmotor is, sinds de uitvinding van Newcomben in 1710, niets veranderd en ook aan de (warmte )machines, waaronder dus automotoren en scheepsmotoren, is vrijwel niets veranderd sinds  de uitvinding van de viertakt-motor door Nikolaus Otto in 1867.  Alleen verbeterde materialen  en vooral verbrandings – technieken hebben ervoor gezorgd dat ze steeds zuiniger met brandstoffen omgingen en vooral ook dat de verbranding steeds ‘ schoner ‘ werd. De grenzen daarin werden al jaren geleden bereikt.

Tot slot : het feit dat verbrandings- motoren overal toegepast worden komt door de eigenschap die fossiele brandstoffen hebben: een hoge energie – inhoud per liter.    Er bestaan geen andere brandstoffen met deze eigenschappen.

Ook niet in 2020, 2030 of 2050

 

het voorzorgs beginsel

Het voorzorgs- beginsel is een nobel beginsel. Het betekent dat je nadenkt over de toekomst en daar vast maatregelen op neemt.  In het westen sparen mensen voor hun oude dag en nemen ze twee kinderen.  In ontwikkelingslanden kunnen ze niet sparen zonder bronnen en daarom nemen ze veel kinderen. Die zijn niet zelden hún oudedagsvoorziening, maar ook onmisbaar bij het vergaren van voldoende inkomen voor het gezin.

Volgens de ‘Carbon bubble theorie’ luidt het voorzorgsbeginsel van actiegroep Urgenda: dat 80 % van de wereldwijde reserves aan fossiele bronnen in de grond moeten blijven zitten  ‘omdat we willen dat de aarde niet meer dan 2 graden opwarmt ‘.  ‘Stuitend’ is het enige woord dat hier van toepassing is, wetend dat miljoenen mensen op deze aarde verstoken zijn van de toegang tot energie waardoor ze nog steeds in grote armoede leven in landen waar ‘wij’ de grondstoffen uit de bodem komen halen en die we stelselmatig buitensluiten in de WTO . Nog stuitender dat ze innig samenwerken met fossiele bedrijven om hun ideeën uit te dragen. En nóg stuitender dat ze het vluchtelingen probleem direct koppelen aan een niet bewezen klimaatprobleem.

Op de afbeelding hierboven zie je Hans Rosling bij een van zijn bekende grafieken.  Hans Rosling werkte oa voor Artsen zonder grenzen en de WHO. Hij overleed in 2017 en zou zich in zijn graf omdraaien als hij kennis kon nemen van de ideeën van Urgenda.  Hij ergerde zich eraan dat mensen klakkeloos de informatie uit de mainstream- media voor waar aannamen en stichtte de Gapminder foundation om informatie en feiten meer toegankelijk te maken door middel van interactieve grafieken. ( trendalyzer software ).  Een van die onderwerpen betreft de toegankelijkheid van ( goedkope ) energie en grondstoffen, die het verschil maken tussen rijk en arm en dat armoede alleen kan worden bestreden als mensen in die landen daar ook toegang toe hebben. Iets wat Urgenda ze wil ontzeggen vanuit haar ‘ Carbon Bubble ‘ doctrine.  Zie hier de bevlogen ‘Ted talk’ van Hans Rosling over de toegankelijkheid en juiste interpretatie van data, die je móet zien :

De uitstoot van CO2 per Nederlander (capita ) bedraagt 10,1 Ton per jaar bij een inkomen van 46.914 US dollar.  Een inwoner van Nigeria, een van de rijkere landen van Afrika door de olie-inkomsten, heeft een GPD van 1.222 US dollar en veroorzaakt een CO2 uitstoot van 0,6 TON.  China, dat in de berichtgeving over het akkoord van Parijs, steevast werd aangeduid als de grootste vervuiler ter wereld, samen met de USA, heeft een uitstoot van CO2 per capita van 4,5 Ton tegen 19 TON per inwoner van de USA en verdient 4.428 US dollar per jaar, tegen  47.198 dollar van de Amerikaan.   China is nog altijd een straatarm land en de CO2 uitstoot is laag.  De grootste ‘vervuilers’  zijn overigens niet de Amerikanen, maar de Belgen, met 22,2 Ton per capita, een en ander volgens de gegevens van  Carbon Footprint of Nations.  Finland eindigt een fractie onder de USA.

Dat er een relatie is tussen hoe rijk / welvarend een land is en het gebruik van fossiele brandstoffen is mag duidelijk zijn. Zie het lijstje.

CO2 TON/ Inwoner GDP ( US dollars )
USA 19 47.198
China 4,5 4.428
Nigeria 0,6 1.222
België 22,2 43.144
India 1,5 1.224
Finland 18,7 44.512
Denemarken 12,8 55.890
Duisland 12,3 40.152
nederland 10,1 46.914
Frankrijk 9 39.459
Guinea 523

Guinea is het armste land op deze aarde en heeft reeds een volledig fossiel arme economie.  Dat is wat Urgenda voor je in petto heeft.  lees verder het artikel ‘alfa’s kun je alles wijsmaken’ 

bronnen : VN statistieken

Carbon Footprint of Nations ( Norwegian University of Science and technology )

Gapminder ( Hans Rosling )

Guinea, het armste land van de wereld waar het gemiddelde inkomen per inwoner 523 dollar bedraagt.

eerst het zoet dan het zuur

‘ Het produceren van waterstof door elek­tro­lyse van water kost 1,25 keer meer energie dan het oplevert.’  ( bron energie feiten ) 

In het verleden waren het altijd technologische doorbraken geweest.  Bijvoorbeeld, pas nadat het mogelijk was geworden constructie-staal te produceren, pompen te maken die elektrisch aangedreven waren en liften te bouwen ( Otis ), werden wolkenkrabbers als het Empire State Building mogelijk. Of: pas toen het proces van Vulcanisatie mogelijk was en synthetisch rubber was uitgevonden, die de massaproductie van banden mogelijk had gemaakt, kon Henry Ford van start met de massa- productie van de T- Ford.

Bij de ‘ vernieuwing’ van de elektrische energievoorziening werd dat pad verlaten. Een methode om elektrische energie in zeer grote hoeveelheden en in real time op te slaan, bestond niet toen werd gestart met de grootschalige bouw van wind- en zonneparken. Maar als er steeds meer windmolens, particuliere zonnepanelen en zonneparken stroom gaan produceren op -dezelfde-momenten, zonder vraag, dan is een opslag nodig die enorme hoeveelheden stroom in real time moet kunnen opslaan.

Grootschalige opslag van elektrische energie was deze week erg actueel bij de onthulling van een bus in Eindhoven die op Mierenzuur rijdt en de aankonding van energiebedrijf RWE, dat het elektrische energie gaat opslaan in ammoniak. In beide gevallen speelt waterstof een hoofdrol

De mierenzuurbus Begrijpelijk, dat het ontwikkelen van een bus, die op mierenzuur zou rijden, voor de studenten een onwijs gave opdracht was.   Bovendien is het een goed streven om (openbaar) vervoer in stedelijke agglomeraties schoner te maken, zodat Peking- achtige situaties kunnen worden voorkomen.

De opdracht was dus: om de opslag van energie in dieselolie met zéer hoge dichtheid, te vervangen door opslag in waterstof, met een extreem lage energiedichtheid per liter.  Vanwege die eigenschap moet waterstof worden samengeperst of afgekoeld als het wordt opgeslagen, maar dat kost meer energie – en uitstoot -dan dat er wordt opgeslagen. Daarom kwam men op het idee het waterstofgas op te lossen in mierenzuur.  Door het mierenzuur vervolgens langs een katalysator te leiden, wordt de waterstof weer vrijgemaakt om in een brandstofcel stroom op te wekken, die dan weer de elektrische motoren van de bus aandrijft en de accu’s oplaadt:

Mierenzuur > waterstofgas > stroom > elektromotor + accu.

Mierenzuur wordt geproduceerd door synthese van methanol, water en CO (koolstofmonoxide) Methanol is een grondstof die in veel processen wordt gebruikt en wordt uiteindelijk verkregen uit cellulose:  de stof waaruit planten -biomassa – bestaan en die wordt gevormd door het proces van Fotosynthese. ( Alle energie is afkomstig van de Onze Zon).  Niet zelden is de biomassa afkomstig van de teelt van gewassen waarvoor oerwouden werden gekapt.  Koolstofmonoxide vervolgens, dat nodig is voor het proces moet natuurlijk ook geproduceerd worden op industriële schaal. Al inzoomend is de  werkelijkheid anders dan de theorie, zoals wel vaker.   En ook pervers. Oerwouden met kostbare ecosystemen worden verwoest met als doel hier een duurzaam opslagmedium te produceren .  Transport over de wereld met schepen en vrachtwagens kost zoveel energie,  dat aan het einde van de keten geen sprake is van winst, maar verlies in termen van energiebalans en CO2 uitstoot. ( zie ook het artikel ‘ met een blik olie op reis  ) Tenslotte  werd de grond, waarop de biomassa werd geteeld, onttrokken aan grond voor voedselproductie. Anders gezegd : de tank van de auto wordt gevuld met voedsel .

De keten wordt nu wat langer:  methanol + water + koolmonoxide + fossiele energie > waterstofgas > stroom > elektromotor + accu

Een Trolly bus, die stroom direct omzet in arbeid zou wellicht vele malen schoner, goedkoper en milieu-vriendelijker zijn.

Een tweede veelbelovende methode om energie op te slaan werd eveneens deze week aangekondigd : in ammoniak.  Misschien snapt u er nu niets meer van want ammoniak ? Was dat ook niet waarom de boeren in Brabant moeten stoppen?  Ja, maar in deze ammoniak kan ook de overtollige stroom, die steeds meer windmolens en zonnepanelen produceren, worden opgeslagen volgens dit proces :

80% (Noors)Aardgas + 20 % windstroom ( vaker waait het niet )  > stroom > waterstofgas + stikstof > ammoniak >stoom> stroom.

Fritz haber

Het proces waarbij met behulp van waterstofgas en stikstof uit de lucht, ammoniak wordt gemaakt, staat bekend als het Haber Bosch procedé en werd uitgevonden door Fritz Haber in 1910.   Het werkt bij zeer hoge temperaturen en druk en vergt daarom veel fossiele energie. De hoeveelheid energie die uiteindelijk opgeslagen wordt in ammoniak zal daarom minder zijn dan de hoeveelheid die nodig was om het te maken.  ( the energy return on energy invested EROEI < 1 ) waarmee kan worden vastgesteld dat geen sprake is van opslag in de zin van ‘voorraad’.  Als bij de verbranding in de centrale uiteindelijk, nog eens ca. 50 % verloren gaat in de vorm van warmte ( zie energiebibliotheek:  verbranden van fossiele brandstoffen/ Carnot ) wordt de vergelijking met de methode, waarbij aardgas direct wordt verbrand nog veel slechter.

Uit het artikel waarin het plan wordt aangekondigd :  ” Ter compensatie wordt bij deze manier van ‘opslag’ de CO2 opgeslagen in Noorwegen waar het wél als duurzaam geldt ( In Nl is men ertegen ) ‘  Bovendien was er nog wel wat subsidie uit de SDE pot voor nodig: een slordige 200 miljoen per jaar, ofwel ruwweg 10 euro per inwoner in Nederland, gedurende minimaal 15 jaar, bovenop de kosten van de ‘energietransitie’. die werden ingeboekt . 

 

 

 

 

 

op de leidse fles

In een ‘Leidse fles’ werd voor het eerst elektriciteit opgeslagen  in 1746

Op de afbeelding hierboven is de ‘grote elektriseermachine’ van Martinus van Marum te zien. Hij was de eerste directeur van het Teylers museum in Haarlem. Met deze machine werd statische elektriciteit opgewekt die voor het eerst werd opgeslagen in de batterij  ‘leidse flessen’.

De ‘batterij’ Leidse flessen

Die waren in 1746 uitgevonden door de Nederlandse natuurkundige Pieter van Musschenbroeck.  Rond 1800 was het Allessandro Volta die de ‘Zuil van Volta’ uitvond die de basis werd voor de huidige batterijen.

Met de plaatsing van de eerste windturbine werd de teerling geworpen voor de onontkoombare volgende fase in de energie-transitie namelijk: de opslag van elektrische energie.

Onlangs werd het Gemini windpark geopend met windturbines die samen een vermogen van 160 MegaWatt leveren. Als! Het waait. Zo kan het gebeuren dat er veel stroom geleverd kan worden bij een winderige dag, maar het komt ook voor dat het twee weken windstil is als en hogedruk gebied zich boven Europa heeft genesteld.  In de toekomst, als alle elektrische energie afkomstig zal zijn van windmolens (en zonnepanelen) zoals voorzien in de plannen, dan is opslag noodzakelijk en bij gebrek aan stuwmeren, waarvan ze er in  Noorwegen 600 hebben, is de accu de enige optie.

Het Gemini park produceert bij optimale wind condities  3.840.000 kWu in een etmaal.  Opslaan voor één dag vergt met de huidige batterij technologie 19.200 Ton batterijen, plus een tweede Gemini park en voor 14 dagen 14 Gemini parken en 14 keer 19.200 TON batterijen.  Het wordt een beetje lachwekkend, vooral als je beseft dat deze enorme hoeveelheden nog niet kriebelen bij de totale hoeveelheid elektriciteit die wordt verbruikt. Die zou overigens nog exponentieel gaan groeien als auto’s elektrisch zouden gaan rijden en huizen elektrisch verwarmd.  Het hele land zou vol komen te staan met windturbines, accuflats en draden en dan zouden we allemaal arm zijn geworden.

Technologische vernieuwingen volgden altijd de ontdekkingen in de wetenschap. Zo is het tijdperk waarin we nu leven een direct gevolg van de uitvinding van de transistor, die in 1948 in het Bell laboratorium werd gedaan, niet andersom. Zo heeft ook de ontwikkeling van de huidige batterij de ontwikkeling vanaf  ‘the Partian battery’, via de ‘Leidse fles’ en ‘de Zuil van Volta’, geleid tot de huidige technologie, waarbij maximaal 200 Wattuur in een kilogram kan worden opgeslagen. Het wordt hard werken om binnen enkele jaren te komen met een oplossing voor het opslagprobleem.  De persoon of bedrijf die dat zal lukken zal eeuwige roem ten deel vallen.

Opslaan van elektrische energie in een accu verloopt volgens een elektro-chemisch proces, waarbij ionen (elektronen) ,in een medium, van de Anode naar de Kathode bewegen en omgekeerd.  Dat proces verloopt volgens natuurwetten. Het laden en ontladen is omgeven met de nodige problematiek en er gaat heel veel energie bij verloren.( hoe sneller laden en ontladen, hoe meer verliezen ) Accu’s hebben een beperkte levensduur en zijn chemisch afval.  Dit is wat Isodor Buchman van de ‘Battery University’ er zelf van zegt:

“De batterij bestaat uit twee geïsoleerde elektroden die zijn ondergedompeld in een elektrolyt die de ionen geleiden. Nieuwe materialen, elk met unieke eigenschappen zijn getest, maar geen van alle leidend naar de oplossing.

De verbeteringen gaan heel erg langzaam. Waar het aantal transistoren in een chip elke twee jaar verdubbelde, is de capaciteitswinst van lithium-ion batterijen blijven steken op 8 % per jaar. Theoretische modellen van batterijen, onthullen energie niveau’s die 10 keer hoger zijn dan commerciele batterijen; het blijven theoriën. In werkelijkheid zullen de doelen ( lofty goals ) nooit gehaald worden”.  Aldus Isodor Buchman van  The batterij Universiteit.

Leiden in last ?

De batterij universiteit : www.thebatteryuniversity.com

lijst van centrales in Nederland:

de kantelklok

Lang geleden bezochten we in de Grote kerk van Amsterdam een tentoonstelling over tijdmeting.

In het begin werd de tijd gemeten met kaarsen, zandlopers, waterklokken en  zonnewijzers, later met mechanische klokken en uiteindelijk met de atoomklok. Telkens waren er verbeteringen geweest als gevolg van technologische ontwikkelingen die voortkwamen uit ontdekkingen in de Wetenschap.   In dit artikel introduceer ik de ‘kantelklok’  zoals hierboven afgebeeld. Die tikt mee terug het ‘kantel-tijdperk’ in dat werd ingeluid door professor ‘ Kantel’

De ‘kantel’ beweging, staat een ‘paradigma shift‘  voor, waarbij, via een ‘(energie)- transitie’, fossiele brandstoffen worden ‘uitgefaseerd ‘, landbouw en veeteelt (weer ) biologisch worden en de productie van goederen ‘circulair’ en ‘biobased’.  Woningen en gebouwen en zelfs hele steden (Utrecht ) worden ‘energie-neutraal’ in 2050 en we zullen, voorzover dat nog nodig zal zijn, alleen nog hernieuwbare energie gebruiken. Gas aansluitingen, zoals we die nu nog kennen, bestaan niet meer.   Zo tenminste, kunnen wij lezen in kranten, zien en horen op ‘sociale media’,  TV en radio.

De ideeën worden breed gedragen. Voor de komende verkiezingen hebben vrijwel alle politieke partijen het onderwerp  ‘duurzame samenleving’ prominent in hun programma’s opgenomen en de overheid stimuleert bedrijven met subsidies.

Op dit moment bezitten 2 miljard mensen een ‘smartphone’. Op elkaar gestapeld een berg van 16.000 kilometer.  “Smart” is een understatement voor het wonderdoosje waarmee ook kan worden getelefoneerd.  Er kunnen foto’s en filmpjes mee worden gemaakt van hoge kwaliteit. Verder zit er een computer in, die een rekenkracht en geheugencapaciteit heeft, die de eerste mainframe- computers, die zo groot  waren als een balzaal, vele malen overtreft. Muziek van een complete bibliotheek op het geheugen wordt hifi weergegeven. Met een GPS- ontvanger kan op elke plek van de aarde de positie worden getoond op een internet browser.   De werking van de satellieten is gebaseerd op de atoomklok, die de tijd meet in nanoseconden ( miljardste deel van een seconde )

De kantelklok van professor ‘Kantel’ loopt niet meer vooruit, maar achteruit: terug naar een ‘fossiel arme’ en weer ‘biobased’ wereld.  Wellicht, bij nader inzien misschien toch niet zo’n fijn idee. Vooral niet voor de meisjes en jongens van nu, die opstaan met de smartphone en ermee naar bed gaan. En niet alleen zij: 2 miljard wereldburgers hangen 24 /7 aan het energie- infuus.

Gaandeweg tikt de kantelklok ons welvarende digitale leventje weg, dat verantwoordelijk was geweest voor een explosieve stijging van het energie gebruik vanaf  de 50 er jaren :  vraag naar elektrische energie 16 keer groter dan in 1950.   De volgende fase in het digitale tijdperk,  het ‘internet of things’  (Big Data ) , dat de vraag naar elektrische energie, nóg sneller dan ooit, zou hebben opgestuwd, kon gelukkig net op tijd een halt worden toegeroepen door de kantelbeweging. 

Onverstoorbaar marcheert de beweging voort o.l.v ‘professor Kantel’ .  Al terugtikkend komt de klok, via de laserdiode, de CD, het cassettebandje en de LP , langzaam maar zeker weer terug in het analoge tijdperk toen we nog katoenen, linnen en wollen kleding droegen.

Toen was de economie nog geheel ‘biobased’ ;was de productie van goederen nog  hoofdzakelijk écht circulair en veroorzaakte daardoor ook weinig afval. ( lees ook ” is het ‘de’ circulaire economie of circulaire economie )   Synthetische stoffen bestonden nog niet.  Hout was een belangrijke bron voor de productie van de basis – grondstof cellulose, waaruit weer stoffen werden gewonnen voor de productie van een heel scala aan materialen.  Bioplastics bijvoorbeeld!  Polyethyleen en PVC, waren nog niet uitgevonden, maar dat zou niet lang meer duren sinds de kennis van chemie snel was toegenomen.  Daardoor ontstond de mogelijkheid om goedkoop en in  grote hoeveelheden kunststoffen te produceren die het leven van mensen totaal zou veranderen .  ( bakeliet , Terlenka )

Gelukkig werd daarmee de uitputting van natuurlijke grondstoffen een halt toegeroepen, maar volgens de ‘kantel- theorie’, waarbij  “onze ”  ‘ fossiel arme’ en ‘biobased economie zal worden vormgegeven, gaan die juist weer volop worden ingezet.

fabriek voor cellulose in de 50 er jaren

cleantech

Dit is Boy Cleantech, die ervan houdt een klusje te doen als de baas van huis is. Boy is een ondernemend hondje .

Vorig jaar had de VPRO een serie op televisie over ‘ Cleantech’  De naam zegt het al: technologie om de problemen van milieu vervuiling, energie- en grondstoffen schaarste en het  ‘klimaatprobleem’ op te lossen. Vanuit zijn Londense kantoor schetste een investeerder de mogelijkheden voor de toekomst en als voorbeeld was gekozen voor een waterzuiverende water-zak van een Canadese ondernemer. Die had bij een bezoek aan een Afrikaans land ontdekt dat het drinkwater ernstig verontreinigd was geraakt. De oplossing die ze hadden ontwikkeld was een plastic zak waarin het water werd gezuiverd door UV straling, wanneer die aan het zonlicht werd blootgesteld.  Na gebruik werd de zak weggegooid, want die kon maar één keer worden gebruikt.

Bij  de uitleg van de werking van het product, keek de directeur in de camera zoals onze brave Boy ook doet en wie kan zo’n onweerstaanbaar snoetje nu weerstaan. Goed gedaan Boy ! Zal de baas zeggen, ofwel, wie kan er nu tegen zo’n goed plan zijn, zal het publiek in koor roepen.

Maar boy had wel de hele deur gesloopt ! Boy had het symptoom van de dichte deur bestreden door die volledig te slopen. De oorzaak was waarschijnlijk geweest dat de baas de deur had dichtgedaan. Als de deur open was gebleven ,had Boy naar de andere kamer gekund en de deur heel gelaten.

De overeenkomst met de plastic zuiveringszak is duidelijk. Waarom was dat water vervuild, had de eerste vraag moeten zijn.  Nu was het probleem van het vervuilde water ingeruild voor het probleem van afval  en in dit geval wellicht  zelfs giftig afval. wat voor stoffen waren in die plastic zak verwerkt om dat water te zuiveren ? En hoeveel grondstoffen en energie had deze oplossing wel niet gekost ? Was het niet goedkoper geweest het probleem bij de kern aan te pakken ?

Mensen weten natuurlijk wel dat met het wegnemen van de oorzaak ook meestal het probleem is opgelost.  In – wat we primitieve culturen noemen – is het een een magiër of de stam- oudste die geesten kan uitdrijven en ook de problemen oplost. Tegenwoordig gaan we naar de dokter, de psychiater of de coach, die tegen betaling het symptoom bestrijdt met een pilletje of oefeningen. Zo is het ook met de ‘ problemen ‘ van milieu vervuiling, energie- en grondstoffen schaarste en het complete ‘klimaatprobleem’. Cleantech bedrijven gaan die problemen oplossen met het symptoommodel waarmee ze zo bekend zijn.

Wellicht zou het model van ‘wegnemen van de oorzaak’ effectiever zijn geweest, maar dan was er geen business- model geweest en ook geen Cleantech.

Daarom gaan we nu de de ‘plastic soep’ bestrijden door nóg meer plastic te produceren en/of in te zetten op circulaire productie, terwijl productie juist steeds meer lineair (1) wordt.  Zie ook de andere artikelen over deze onderwerpen op deze site.

En daar helpt Boy graag een pootje bij, sinds kort samen met z,n vriendinnetje ,want de zaken gaan goed.

205

 

 

1) Lineaire productie is het omzetten van grondstoffen tot een materiaal, dat daarna niet meer kan worden teruggebracht naar de oorspronkelijke grondstoffen. Beton bijvoorbeeld is zo’n materiaal. Cement, zand en grind harden uit tot beton door toevoeging van een klein beetje water en zal daarna nooit meer zand grind en cement worden. Ook kunststoffen uit de groep ‘thermoharders’ die in grote hoeveelheden worden toegepast voor de fabricage van wieken van windmolens en superlichte fietsen zullen uiteindelijk als afval eindigen .

Afval = Energie

In een ecologisch systeem is de kringloop van grondstoffen gesloten.  Sinds  we echter, ergens in de twintiger jaren,  steeds meer kunststoffen of synthetische stoffen  gingen gebruiken ( oa omdat grondstoffen vaak schaars waren of duur ) kwamen er steeds minder grondstoffen terug in de cyclus.  Sindsdien bestaat de term ‘ afval ‘.

De grondstof van kunststoffen is aardolie.  Aardolie wordt schaarser,  maar het gebruik van, met name plastic verpakkingen,  is de afgelopen decennia explosief gestegen en daarmee ook de het gebruik van aardolie en de vervuiling van het milieu en de zee ( plastic soup )
Elke dag weer worden wereldwijd miljarden verpakkingen weggegooid.   Tankers vol met aardolie worden linea recta omgezet in afval, dat vervolgens in het beste geval -door verbranding -voor een gedeelte wordt omgezet in elektriciteit, maar voor een groot gedeelte terecht zal komen op de steeds groter wordende afvalberg.  (landfills)‘

“Disposabels”,  is een mooi woord voor producten die één keer worden gebruikt en daarna  weggegooid.  Denk aan de luchtvaart en medische wereld.

recycling.  Soms kunnen de producten worden gerecycled .  Gedemonteerd en dan weer worden gebruikt als grondstof,  net als in de ecologische kringloop.   Dat  geldt echter alleen voor de plastics die tot de groep van de zogenaamde thermoplasten worden gerekend, zoals  bekertjes, flesjes en allerlei folies.   Niet de groep van thermoharders, die juist populairder wordt.  “Composieten’ tenslotte,  vezelversterkte  thermoharders  zijn zo mogelijk nóg populairder aan het worden, dankzij de eigenschap dat die extreem licht en sterk tegelijk zijn.  Daarom worden bijvoorbeeld  de wieken van  windturbines er van vervaardigd en BMW gaat binnenkort complete auto’s produceren in een speciaal gebouwde fabriek in Amerika, omdat lichte auto’s minder energie gebruiken.

Via allerlei (om)wegen belanden plastics  in de rivieren en de zee  en komen zo weer terecht in de voedselketen.

Energie:  Om een plastic verpakking te maken is maar heel weinig grondstof – bv. polyethyleen – nodig en maar heel weinig energie,  maar voordat de verpakking uiteindelijk via vele omwegen in de verbrandingsoven beland of op de afvalberg,  zijn een groot aantal stappen doorlopen waar energie ( olie ) voor nodig was.

Voorkomen  zou dus moeten worden  dat afval ontstaat.
Minder plastic afval betekent minder vervoersstromen bij de winning van grondstoffen, minder energie en vervuiling bij de productie en minder vervoersstromen bij de distributie – en  inzameling  met als gevolg : minder uitstoot van giftige gassen,  minder CO2 uitstoot en minder landfills en minder ( maatschappelijke ) kosten.

Afval reductie = minder energie = minder uitstoot en = last but not least een besparing op de kosten  in uw organisatie.

Is het ‘ circulaire economie’ of ‘ dé circulaire economie ‘?

Een ‘circulaire’ is een brief of reclamefolder.

Elke week ploft een pakket met circulaires op de mat van het huis waar ik woon en die gaat linea recta de vuilnisbak in en dan linea recta naar de vuilverbranding . ( waar dan weer een warmtenet aan wordt gehangen ) 

Onlangs heb ik een inzending gestuurd in het kader van de Herman Wijffels Innovatieprijs in de categorie ‘Circulaire economie’. Ik was in 5 minuten klaar, want ik wist natuurlijk heel goed hoe een circulaire economie eruit zou kunnen zien.

Mijn voorstellen zijn niet revolutionair en heel simpel uit te voeren en hoewel ze zouden leiden tot een enorme vermindering van de CO2 uitstoot en een schoner milieu, waar de prijsvraag over ging,  weet ik nu al dat mijn inzending het niet zal halen: niet innovatief  en niet hip.

Regelmatig spreek ik met mijn moeder van 90 jaar over het onderwerp ‘circulaire economie’, want daar kan zij veel over vertellen.

En ik zie het allemaal nog voor me:

Hoe bij ons elke week de schillenboer met paard en wagen door de straat kwam die het gft afval kwam ophalen om aan de varkens te voeren; hoe eens in de zoveel tijd de oud – ijzerboer het oude metaal kwam ophalen en hoe de melkboer elke dag door de straat kwam met zijn knetterende motorkarretje. Bij hem kocht mijn moeder in het begin nog losse melk en later melk in flessen die weer werden opgehaald.  En ja, het oud papier werd opgehaald door de muziekvereniging en kerk die met de opbrengst nieuwe muziekinstrumenten kochten of de kerk lieten restaureren.

Afval bestond niet !

Als we nog verder terug gaan in de tijd;  vóórdat machines hun intrede deden en heel veel zwaar werk van de mensen gingen overnemen , was er nog écht sprake van een ‘circulaire’ economie : ‘afval’  bestond  niet. Niet bepaald een tijd om naar terug te verlangen.  Mensen werkten van ’s morgens vroeg tot ’s avonds laat op het land om voedsel te verbouwen. Ze leefden vaak in erbarmelijke omstandigheden en ze haalden vaak de 50 ste verjaardag niet.

Maar tóen was er wel sprake van een ‘ circulaire economie ‘ .  In tegenstelling tot de  economie van nu,  die in steeds sneller tempo gebaseerd wordt op juist  lineaire productie.  

De schillenboer werd in de zeventiger jaren aan de kant gezet. De overheid had bepaald dat de ‘swill’, die hij aan de varkens voerde gevaarlijk was voor de volksgezondheid en dat vanaf dat moment gft afval alleen nog maar door gecertificeerde bedrijven mocht worden ingezameld.  Dit was de eerste sector die onder de marktwerking kwam te vallen.

Sinds die tijd hebben wij een GFT container en elke week komt de vuilnisauto die legen. Onlangs ben ik via een chauffer te weten gekomen dat een vuilnisauto voor elke twee kilometer 1 liter dieselolie verstookt. Al die vuilnisauto’s bij elkaar leggen  honderdduizenden kilometers af ( het locale wegennnet telt 122.000 km ) om het af te leveren bij een van de verwerkingsfabrieken, die er dan “groen” gas en compost van maken.  Gemeenten kopen het groene gas weer terug om de vuilnisauto’s op te laten rijden.   Na een tijdje is ook de compost klaar en kan de burger zijn eigen gft- afval weer terugkopen in een plastic zak.   Dat  gaan ze zaterdag’s met de auto ophalen bij het tuinbedrijf.

De melkboer, kruidenier etc zijn allang uit het straatbeeld verdwenen en producten die niet in een weggooiverpakking worden verkocht zijn zeldzaam. Dagelijks worden miljoenen melkpakken en ( plastic ) flessen, na één keer gebruiken weggegooid.

“Statiegeld is niet meer van deze tijd “,  zei CDA politicus Joop Atsma.

Niet alleen wordt er steeds meer afval geproduceerd, ook komen er steeds meer producten die zijn vervaardigd van materialen die niet hergebruikt kunnen worden of gerecycled en de afvalberg doen groeien. ( wieken van windmolens )

Circulaire economie ?  ” amehoela” zou mijn moeder hebben gezegd.

Maar er zijn grote veranderingen op til. Tenminste, als de voorstellen van de  Finse parlementariër Sirpa Pietikäinen zouden worden aangenomen en geïmplementeerd. :

    Circular economy: “systemic change”  needed to address resource scarcity