Het idee van RIFT is ontstaan in 2015. Tijdens een ESA-conferentie werd door een aantal professoren voorgesteld om ijzerbrandstof te gebruiken als circulaire brandstof. Toen lachte iedereen hen uit, ondanks dat dit idee al dateert uit 1920 en bovendien in 1970 opnieuw onder de aandacht werd gebracht. In 1970 waren echter fossiele brandstoffen dominant en was er geen enkele reden om iets nieuws te introduceren. 

Toch zijn in 2016 drie studenten en onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven met dit idee aan de slag gegaan. Er werden vooral in het laboratorium testen uitgevoerd, gericht op het creëren van vlammen voor een proof of principle. Die drie studenten werden zes studenten en die zes werden er 30. Met uiteindelijk het studententeam Solid als resultaat. 

In 2020 demonstreerde Solid samen met een aantal Mkb’ers en de TU Eindhoven als het “Metal Power Consortium” een 100 kilowatt installatie bij brouwerij Bavaria. Gericht op verbranding van de ijzerbrandstof.

Parallel aan de demonstratie, besloten Lex, Mark en Vincent in september 2020 de schouders eronder te zetten en een spin-off te beginnen van studententeam Solid. Daarmee was RIFT (Renewable Iron Fuel Technology) geboren. Op dit moment bestaat het team uit 14 personen. 

Wat is de uitdaging voor de energie-intensieve industrie?

Op dit moment wordt 40% van de CO2-uitstoot veroorzaakt door de energie-intensieve industrieën zoals warmtenetten, industriële productieprocessen en energiecentrales. 

De energie-intensieve industrie heeft de uitdaging om met 60% te verduurzamen voor 2030. Om dit te bewerkstelligen zijn er twee alternatieven die vaak worden genoemd: de inzet van waterstof of door middel van elektrificatie. 

Hoewel de ambitie er is, heeft 80% van de industrieën niet direct een oplossing om voor 2030 deze verduurzamingsdoelstelling te bereiken. 

Dit heeft twee hoofredenen. Het eerste is de aanwezigheid (of liever gezegd afwezigheid) van een waterstofgrid of elektriciteitgrid op de productieplants. Er is voldoende elektriciteit aanwezig Voor het laten branden van lampen maar een utiliteitsproces van 200 megawatt eraan vastplakken is een ander verhaal. Nu wordt dat met behulp van fossiele brandstoffen gedaan. Volgens TenneT is het niet mogelijk om dit de komende 15 jaar te leveren. Bovendien is het ook nog onzeker of er in de komende jaren voldoende waterstofnetwerken gerealiseerd worden. 

Op dit moment kan ongeveer 4% van de waterstof of elektriciteitgrid voldoen aan de vraag naar de productie van warmte die nodig is voor de productieprocessen. In 2030 is dat naar schatting nog steeds op 20% en in 2050 nog steeds op 60%. 

Het tweede probleem heeft te maken met de uitstoot van stikstof. Als je waterstof gaat verbranden om hoge temperatuur warmte te creëren, dan ga je over de hoeveelheid stikstofemissies heen van gasverbranding. Daardoor krijg je voor CO₂ een vinkje, maar door je stikstofemissie staat er een groot kruis doorheen. Oftewel, je krijgt geen omgevingsvergunning of je valt je niet meer binnen de huidig aangevraagde omgevingsvergunning.

80% van de circa 2000 productieplants in heel Europa heeft momenteel dit probleem en in 2050 is dit naar verwachting nog steeds 60%. Die productieplants kijken naar financiële kosten en riskeren boetes op het moment dat ze niet aan de CO₂-reductie voldoen. Om wel aan deze reductie te voldoen moet de productiecapaciteit naar beneden bijstellen. Zo geven verschillende bedrijven bijvoorbeeld aan dat ze 50% van hun productiecapaciteit moeten afbouwen, als ze hun utilityprocessen niet kunnen verduurzamen. 8% kijkt nu al zelfs naar sluiting in 2030. Van deze 8% is een groot aantal bedrijven gevestigd in het oosten van Nederland. 

Welk alternatief biedt RIFT de energie-intensieve industrie?

RIFT en zijn partners brengen een derde mogelijkheid, naast waterstof en elektrificatie: de ijzerbrandstoftechnologie. Hiermee zorgen ze ervoor dat energie-intensieve bedrijven hun productiecapaciteit gelijk kunnen houden of zelfs kunnen verhogen. Door decarbonisatie of denitrificeren (dus eigenlijk minder stikstof uitstoten van hun productieprocessen). Dit doen we door ijzerbrandstoftechnologie voor warmtenetten, industriële productieprocessen en electricitietsplant. Deze brandstof gaat dus nooit in een vliegtuig of auto, maar is specifiek bedoeld voor de grote bulk industrieën. IJzerbrandstof kan worden gebruikt in applicaties van 5 megawatt tot 1000 megawatt, met als doel het produceren van heet water, hete lucht of stoom tot 640 graden en 64 bar tijdens de verbranding van ijzerbrandstof. 

Het derde schone alternatief voor de zware industrie onderscheidt zich doordat het op plekken kan worden ingezet waar andere alternatieven dit niet kunnen. Dus bijvoorbeeld op off-grid situaties en op plekken waar andere problemen voorkomen, zoals een te hoge uitstoot van stikstofemissie. En daarnaast is ijzerbrandstoftechnologie op verschillende onderdelen zeer competitief ten opzichte van de waterstof en elektrificatie. 

De hele industrie heeft veel warmte nodig. Bij Shell bijvoorbeeld draaien de reactoren continue op 600 graden Celsius. Deze temperatuur wordt bereikt door er hete lucht of stoom bij te blazen. De hete lucht of stoom wordt geproduceerd door fossiele brandstoffen. Het doel van RIFT is door de inzet van ijzerbrandstof het gebruik van deze fossiele brandstoffen in energie-intensieve industrieën te verminderen. 

Hoe werkt de ijzerstofbrandstoftechniek?

Er is een initiële hoeveelheid ijzerbrandstof nodig om warmte te creëren. Die wordt ingekocht op een bestaande markt. Bij verbranding van ijzerstof ontstaan vlammen van ongeveer 1500 – 1900 Celsius. Hiermee wordt een enorme hoeveelheid hete lucht mee geproduceerd. Of hete stoom met behulp van een boilersysteem waarbij warmte wordt weer gebruikt in de industrie. 

Het enige product wat overblijft, is roest. Deze wordt opgevangen in de boiler en vervolgens getransporteerd naar een productielocatie. Op de productielocatie wordt de roest omgezet naar ijzerbrandstof door middel van groene-, blauwe- of afvalproductwaterstof. RIFT is de enige ter wereld die deze technologie ontwikkelt met als doel commercialisatie. Dit betreft zowel de ontwikkeling van productietechnologie als van boilertechnologie.

Het boilersysteem bevindt zich op een locatie waar warmte nodig is, productiesysteem daar waar een overschot aan waterstofbronnen is. Dit kan op chemische processen zijn waar het afvalwaterstof op dit moment wordt afgefakkeld, regionale gebieden waar ze waterstofplant blauw willen maken, maar ook in de Sahara of Noord-Engeland waar ze een overcapaciteit hebben aan duurzame elektriciteit. Het idee is: daar produceren en in andere regio’s waar het nodig is en waar ze geen alternatief hebben, het verbruiken. 

Waar staan ze nu?

De eerste stap voor RIFT was het theoretisch valideren. Het principe was natuurlijk al aangetoond in het laboratorium en met de demonstratie bij Bavaria. Bovendien is onderzocht of er, voor de energie-intensieve industrie, een sluitende businesscase is voor het gebruik van ijzerbrandstof. Oftewel: kunnen er commerciële plants gemaakt worden tegen een bepaalde prijs? “Want, geen businesscase betekent geen bedrijf. En dan is in feite alle moeite voor niets gedaan”, zegt Mark.  

Na de “Proof of principal”, is de fase aangebroken van het testen van de “Proof of concept”. Deze onderzoeken vinden plaats op het Connectr Energy Demo Field, op Industriepark Kleefse Waard (IPKW) in Arnhem. Volgens Mark ziet het er tot nu toe goed uit. De eerste waterstoftesten worden uitgevoerd, waarbij ze het proces gaan testen. Daarna volgt een periode van heel veel testen, om deze af te sluiten met een demonstratie.

Aan de andere kant wordt een verbrandingssysteem gebouwd. Die is over ongeveer twee maanden klaar. Deze wordt geplaatst in Helmond bij Ennatuurlijk. Daar gaat het 500 huishoudens voorzien van duurzame warmte.

Waar wordt De Groeiversneller voucher Energie Demonstratie voor ingezet?

In 2022 heeft RIFT De Groeiversneller voucher Energie Demonstratie aangevraagd en ontvangen. 

De Groeiversneller voucher Energie Demonstratie wordt ingezet voor het aantonen van de werking van de Iron Fuel Technology in ‘s werelds eerste praktijkdemo en voor het ontwerpen van uitbreidingen van de installatie zodat deze efficiënter en geavanceerder wordt (hoger TRL) en voldoet aan alle eisen voor een commercieel systeem. Hierbij wordt voornamelijk beoogd het rendement van de installatie te verhogen door middel van efficiëntere stofscheiding, warmte-integratie en terugwinning van ongebruikte waterstof.

Tenslotte wordt de voucher ingezet om door de demonstratie om eindgebruikers, beleidsmakers, investeerders, toeleveranciers en hogescholen/universiteiten aan te laten haken om de stappen naar TRL 6-9 en de uiteindelijke commercialisatie te versnellen.

Wat is de toegevoegde waarde van Connectr voor RIFT?

Mark is over de samenwerking met Connectr erg tevreden. “Ze hebben een mentaliteit van niet praten, maar poetsen. En dat heeft ertoe bijgedragen dat we binnen twee maanden al konden starten met het testen op het Energy Demo Field”

Wat volgens Mark ook heeft bijgedragen aan de soepele gang naar het Energy Demo Field is het feit dat er bij Connectr al een grotere omgevingsvergunning ligt. 

“Tijdens testen kunnen er emissies vrijkomen en die moeten worden afgedekt door de omgevingsvergunning. Bij Connectr ligt er een grotere omgevingsvergunning, waardoor we konden volstaan met een melding. Daardoor konden we binnen 4 weken starten. Normaal duurt het aanvragen van een omgevingsvergunning zo’n 7 maanden. Dus de tijd die we nodig zouden hebben om te wachten op de omgevingsvergunning, kunnen we nu gebruiken om te testen. En dat is toch echt wel de toegevoegde waarde van de samenwerking met Connectr. Want voor een startup als RIFT is tijd essentieel.”

Ook alle lof voor de Brandweer en de ODRA. Mark vervolgt: “We hadden het papierwerk al gereed. Al de risico-inventarisaties en technische tekeningen waren al klaar, zodat we direct met de brandweer en de ODRA konden praten of de melding voldoet aan de brandveiligheid en het kader van de grotere omgevingsvergunning. Waarbij ons is opgevallen hoe snel beide organisaties schakelden.”

Tenslotte is het netwerk dat Connectr heeft opgebouwd met lokale partijen heel handig gebleken. “De waterstof die we gebruiken wordt geproduceerd op IPKW zelf, door HYgear. De utiliteiten worden geleverd door Veolia. En ook de container waarin de opstelling staat komt van een regionale partij. Zo zie je dat faciliteiten gemakkelijk te regelen zijn. Hierin heeft Connectr een belangrijke rol van verbinder vervult. Je kunt makkelijk met elkaar schakelen.”

Hoe gaat het nu verder?

Als alle testen positief zijn, dan heeft RIFT over twee maanden de eerste concrete resultaten te melden. Een mooi moment voor om met z’n allen een fles champagne open te trekken en te proosten op het realiseren van de eerste ijzerbrandstof-installatie bij Connectr op IPKW.

Is ijzerbrandstof dé oplossing voor het verduurzamen van de energie-intensieve industrie? Mark hoopt van wel. Maar hij is ook realistisch. Want zegt hij: “Ja, er zullen cases zijn waar waterstof goedkoper zal zijn en cases waar ijzerbrandstof goedkoper zal zijn. Dat hangt af van de afstanden en heel veel variabelen. Uiteindelijk gaat het erom dat we de totale energie-intensieve industrie met z’n allen decarboniseren. Dat is dan ook precies onze missie!