De lancering van de eerste Europese fabriek voor biokerosine in Delfzijl, de introductie van een installatie om vliegtuigbrandstof uit lucht te winnen in Rotterdam: eind mei werd vliegend Nederland bediend met opties om ‘groener’ te kunnen werken. Ondertussen is de discussie over de manier waarop de luchtvaart moet verduurzamen nog niet beslecht. Zetten we in op schonere vormen van kerosine, of schakelen we gelijk door naar elektra?

Het lijkt een sprookje uit duizend-en-een-nacht: vliegen op lucht. Toch is dat precies wat een Europees consortium rond Rotterdam-The Hague Airport wil doen: CO2 uit de lucht filteren, dat elektrolyseren tot syngas, dat omzetten in synthetische olie, en dat weer opwerken tot kerosine. Et voilà: een proces om dagelijks 1.000 liter kerosine te maken, uit lucht, geheel geëlektrificeerd met zonnecellen.

Race om CO2

De race om de ‘duurzame’ kerosine lijkt begonnen. Het experiment op luchthaven Rotterdam The Hague wordt gedreven door Schiphol Groep, samen met EDL Anlagenbau Geselschaft mbH, Climeworks, Sunfire, Ineratec en SkyNRG, leverancier van duurzame luchtvaartbrandstoffen.

Kiest het consortium in de Randstad voor een studie die moet leiden tot een kleinschalige installatie, in Delfzijl werkt SkyNRG met de KLM en SHV Energy al aan een hele fabriek waar straks jaarlijks 100.000 ton kerosine voor de luchtvaart wordt gemaakt van olie-achtige reststoffen zoals afgewerkt frituurvet en plantaardige afvalolie uit de nabijgelegen industrie. In 2022 moet de fabriek openen. Elk jaar verwacht de KLM dan 75.000 ton van de zogenoemde ‘DSL-01’ af te kunnen nemen.

Waarom steek je nog moeite in een kleinschalige opstelling die dagelijks slechts een fractie van een vliegtuigtank kan vullen, als je iets verderop een fabriek hebt staan waar je elke dag ruim 260 keer meer kan halen? De schadelijke uitstoot van de brandstof uit de DSL-01 ligt volgens SkyNRG 85 procent lager dan die van de huidige brandstoffen, terwijl kerosine uit lucht belooft helemaal CO2-neutraal te zijn. Maar misschien nog belangrijker: we hebben momenteel enorme overschotten CO2 in de lucht, terwijl duurzame biomassa schaars is.

Tussenoplossing

Door gebruik te maken van plantaardige olie uit regionale reststoffen, heft de nieuwe fabriek in Delfzijl een aantal bezwaren rondom het gebruik van biomassa als brandstof op. Toch biedt ook deze circulaire productie geen eindoplossing voor de luchtvaart. Zolang de sector is vrijgesteld van btw en CO2-belastingen, blijft ze verantwoordelijk voor een groot deel van de wereldwijde uitstoot aan fijnstof en broeikasgassen.

Om dat te veranderen, schrijft de Europese richtlijn ‘Flightpath 2050 Vision for Aviation’ voor dat de luchtvaart in 2050 75% minder CO2 moet uitstoten, 90% minder stikstofverbindingen moet uitstoten en 65% minder lawaai moet produceren. Dat lijkt alleen mogelijk als de bestaande kerosinemotoren plaatsmaken voor varianten op waterstof en batterijen.

Daar maakt SkyNRG’s uitvoerend directeur Maarten van Dijk zich niet te veel zorgen over. ‘Het duurt nog zeker dertig jaar voordat er elektrisch wordt gevlogen’, stelde hij onlangs in dagblad Trouw. In de tussentijd denkt hij voldoende omzet te kunnen genereren – niet alleen met de (gesubsidieerde) biokerosine, maar ook met het propaan dat bij de productie ontstaat. Dat wordt opgekocht door energieleverancier SHV Energy. De fabriek werkt dan ook niet alleen samen met de Schiphol Group, maar ook met Arcadis en de Gasunie.

 Vliegen op lucht?

Helemaal onverwacht komt het experiment bij Rotterdam-The Hague Airport niet: al jaren wijzen onderzoeksbureaus als CE Delft op de mogelijkheden van CO2-hergebruik (Carbon Capture and Utilisation, CCU), met name in de omgeving van groot-uitstoters als de Rotterdamse haven. Begin 2018 liet het Topconsortium voor Kennis en Innovatie Energie en Industrie (TKI E&I) al uitrekenen dat de luchtvaartsector in 2030 CO2-neutraal kan zijn, als het groots inzet op zulke synthetische kerosine. De prijs hoeft nauwelijks te verschillen van die van haar fossiele voorloper, verwachten de onderzoekers, en de potentie is groot: alleen al de CO2 van Tata Steel in IJmuiden zou genoeg kerosine opleveren om bijna de helft van alle vliegtuigen die in 2016 op Schiphol tankten te kunnen voorzien.
Groot voordeel: de huidige vliegtuigen hoeven niet of nauwelijks aangepast te worden. Als de techniek direct wordt gekoppeld aan schoorstenen, bespaart het bovendien vervuiling in industriegebieden waar vanouds veel mensen leven. Bij koppeling aan een warmtenet, kan de vrijkomende warmte daarnaast gebruikt worden om onder meer huizen of kassen te verwarmen.
Groot nadeel: de afgevangen CO2 komt bij verbranding gewoon weer vrij – net als bij gewone kerosine, of de bio-varianten. Wil je de CO2 blijvend uit de atmosfeer halen, dan moet je er een product van maken dat het gas langdurig vastlegt – een boom, isolatiemateriaal, cement of een baksteen bijvoorbeeld. Ook die CCU-technieken zijn inmiddels technisch beschikbaar, en wachten nu op opschaling. Daarnaast vergt de techniek waterstof, dat de komende tijd veel gevraagd zal worden. Voor waterrijk Nederland lijkt de beschikbaarheid geen direct probleem, maar het omzetten naar waterstof kost wel energie. Dat gaat ten koste van de efficiëntie. Tot slot zijn alle vormen van kerosine-motoren momenteel een tussenoplossing: om aan de nieuwe eisen te voldoen, moeten we overstappen op stillere motoren, die bijvoorbeeld ook veel minder stik- en fijnstof uitstoten.

Biobrandstof, ‘duurzaam’?

Het gebruik van biomassa voor brandstoffen wordt steeds verder aan banden gelegd, onder meer door het kabinet en de Europese Unie. De productie van biomassa kost niet alleen veel transport (=CO2), maar bijvoorbeeld ook veel biodiversiteit, veel water en veel mensenrechten: niet zelden worden lokale bewoners met de nodige dwang van hun land gezet. Door de ontbossing vallen grote gebieden ten prooi aan erosie, waardoor omliggende gebieden kwetsbaarder worden voor klimaateffecten als hitte, droogte, zandstormen en modderstromen. Dat leidt weer tot migratiestromen.
Als het Europa lukt een circulaire economie op te zetten (doelstelling: 100% in 2050), hebben we straks mogelijk wel extra reserves uit lokaal restafval. Die zijn de komende jaren echter hard nodig voor andere sectoren die moeten verduurzamen, zoals de bouw en de chemische industrie.

Vlootvernieuwing

Omdat je momenteel nog een hele vracht aan batterijen nodig hebt om een vliegtuig met veel passagiers in de lucht te houden, lijkt commercieel elektrisch vliegen nog ver weg. De ontwikkelingen op het gebied van batterij – en waterstoftechnologie gaan echter razendsnel. Honderden partijen werken inmiddels aan oplossingen om elektrisch, op waterstof of batterijen, te vliegen. De toestellen die al in de lucht zijn, kunnen slechts een paar personen verplaatsen. Om grootschalig ingezet te kunnen worden, moeten ze meer vracht kunnen vervoeren.

2020: testvlucht E-Fan X Hybrid

Ook grote bedrijven als Airbus, Siemens en Rolls Royce weten dat ze een nieuwe type toestel moeten ontwikkelen om aan de eisen te kunnen voldoen. Daarom werken ze sinds 2016 samen aan een commercieel hybride vliegtuig, de E-Fan X Hybrid, vergelijkbaar met de vertrouwde BAe 146, geschikt voor zo’n 70 personen. Door gas- en elektra te combineren, hoeft het toestel niet veel accu’s mee te nemen. De gasmotoren kunnen inspringen wanneer de elektrische motoren uitvallen. Komend jaar moet het vliegtuig zijn eerste testvlucht maken. Met de lessen die ze trekken uit de vluchten met de E-Fan X Hybrid, willen de partners een vliegtuig ontwikkelen voor afstanden tot 1000 kilometer, dat ruim 100 passagiers kan vervoeren.

2020: 9 personen elektrisch van Londen naar Parijs

Hybride is al een stuk beter dan fossiel, maar als het aan de Amerikaanse start-up Wright Electric ligt, kunnen we volgend jaar ook al helemaal elektrisch van Parijs naar Londen vliegen. Samen met EasyJet verwacht het in 2020 een elektrische lijnvlucht voor 9 personen te kunnen bieden. De Singaporese luchtvaartmaatschappij HES Energy Systems zet zich volledig in op brandstofcellen op waterstof. Op het moment kunnen hun ontwerpen echter slechts vier passagiers vervoeren, over een afstand van 500 tot 5.000 km (afhankelijk van het type brandstof: waterstofgas of -vloeistof). Daarmee richt het zich vooral op nieuwe luchtverbindingen tussen kleinere steden en het platteland.

2019: retrofitted testvluchten

De mogelijkheden voor lichtgewicht vervoer maakt elektrisch vliegen nu nog vooral aantrekkelijk voor grote landen met dunbevolkte gebieden. Noorwegen liet al weten dat al haar binnenlandse vluchten in 2040 elektrisch moeten zijn. Ook in het Canadese Vancouver kondigde luchtvaartmaatschappij Harbour Air aan over te stappen op een geheel elektrische vloot. Dat doen ze niet door hun vloot geheel te vervangen, maar door haar 42 bestaande watertoestellen te voorzien van een batterij-elektrisch voortstuwingssysteem van magniX. Dit jaar hoopt het de eerste testvluchten uit te voeren, in 2022 moeten de eerste commerciële vluchten de lucht in gaan.

2027: 150 personen?

Ondertussen daveren de Amerikanen door. Terwijl NASA zich hard maakt voor een volledig elektrisch propellervliegtuigje, de NASA X-57 Maxwell, zet Wright Electric in op het vergroten van de vrachtcapaciteit. Afgelopen maart introduceerde het de ‘Wright One’, een vliegtuig voor 150 personen dat binnen 10 jaar volledig elektrisch zou moeten kunnen vliegen. Qua vrachtcapaciteit en vliegradius zou het veelgebruikte toesteltypes als de Boeing 737 en de Airbus 320 moeten kunnen vervangen op vluchten tot zo’n 500 km. Wil je verder, dan moet het voorlopig nog hybride.