Oranje waterstof: waterstofgas gemaakt van afval
Stel je een vuilnisbelt voor, of de zak restafval die je iedere week aan de straat zet: plastic verpakkingen, etensresten, karton dat niet meer te recyclen is. Normaal gesproken wordt dat verbrand in een afvalenergiecentrale, waarbij warmte en elektriciteit vrijkomen, of het wordt gestort. Oranje waterstof is het resultaat van een andere aanpak: in plaats van het afval volledig te verbranden, wordt het onder gecontroleerde omstandigheden verhit tot een gas waaruit waterstofgas kan worden gehaald. Het afval wordt dus niet weggegooid als brandstof voor warmte, maar als grondstof voor een schonere energiedrager.
De term "oranje" komt uit een informele naamgeving die de energiesector gebruikt om te laten zien hoe waterstof is gemaakt. Waterstofgas zelf is altijd kleurloos; het gaat om een soort code voor de herkomst. Groene waterstof komt van elektrolyse met windmolens of zonnepanelen, blauwe waterstof van aardgas waarbij de CO2 wordt afgevangen, grijze waterstof van aardgas zonder die afvang. Oranje waterstof is de naam die steeds vaker wordt gebruikt voor waterstof die is gewonnen uit huishoudelijk of industrieel afval. Let wel: deze kleurcodes zijn niet wettelijk vastgelegd en niet elke organisatie gebruikt exact dezelfde indeling, dus je kunt de term in sommige bronnen net iets anders omschreven zien.
Wat is het precies?
Het proces achter oranje waterstof heet vergassing (in het Engels: gasification). Dat klinkt als verbranden, maar is chemisch iets anders. Bij verbranding is er ruim voldoende zuurstof aanwezig en ontstaat vooral warmte, CO2 en as. Bij vergassing wordt afval verhit tot zeer hoge temperaturen, vaak tussen de 700 en 1500 graden Celsius, met veel minder zuurstof of met stoom in plaats van zuurstof. Daardoor verbrandt het materiaal niet volledig, maar valt het uiteen in een gasmengsel: het zogeheten syngas (synthesegas), bestaande uit vooral koolmonoxide, waterstof, kooldioxide en wat methaan.
Dat syngas is nog niet bruikbaar als zuivere waterstof. Eerst wordt het gas schoongemaakt: teerresten, chloor, zwavel en zware metalen die uit het afval vrijkomen moeten eruit worden gefilterd, anders raken installaties beschadigd. Daarna volgt een stap die de "water-gasshiftreactie" heet: koolmonoxide reageert met waterdamp tot extra waterstof en CO2. Op die manier wordt de opbrengst aan waterstof flink verhoogd. Tot slot wordt het mengsel gezuiverd tot bruikbare, zuivere waterstof, meestal met een techniek die drukwisseladsorptie heet: het gasmengsel wordt onder verschillende drukken langs een filtermateriaal geleid dat waterstofmoleculen vasthoudt terwijl andere gassen erdoorheen stromen.
Een variant die vaak in het nieuws komt is plasmavergassing, waarbij het afval met een elektrisch plasma tot extreem hoge temperaturen wordt verhit. Dat werkt sneller en met minder residu, maar kost ook meer elektriciteit. Wat er met de vrijkomende CO2 gebeurt, verschilt per project: soms wordt die simpelweg uitgestoten, soms afgevangen en opgeslagen of hergebruikt, wat het klimaatvoordeel van oranje waterstof aanzienlijk beïnvloedt.
Wat wil men ermee bereiken?
Oranje waterstof probeert twee problemen tegelijk aan te pakken. Ten eerste de groeiende afvalberg: veel plastics en gemengd afval zijn moeilijk of niet te recyclen en eindigen nu in verbrandingsovens of op stortplaatsen. Ten tweede de groeiende vraag naar waterstof als schone energiedrager voor industrie, zwaar transport en als grondstof voor de chemie. Door beide problemen te combineren, hopen ontwikkelaars een economisch aantrekkelijke bron van waterstof te creëren: afvalverwerkers betalen doorgaans een vergoeding (de zogeheten "gate fee") om van hun afval af te komen, en die inkomsten kunnen de kostbare waterstofproductie mede financieren.
Daarnaast past oranje waterstof in het bredere streven naar een circulaire economie, waarin afval zoveel mogelijk als grondstof wordt hergebruikt in plaats van vernietigd. Voor landen die weinig ruimte hebben voor grootschalige zonne- of windparken, maar wel veel afval produceren, kan dit een manier zijn om lokaal waterstof te maken zonder afhankelijk te zijn van import.
Het is wel belangrijk om de verwachtingen te temperen: hoeveel waterstof er precies uit een ton afval komt, hangt sterk af van de samenstelling van dat afval, en de klimaatwinst is alleen groot als de CO2-uitstoot van het proces ook daadwerkelijk wordt beperkt.
Voorbeelden uit de praktijk
Enkele bedrijven en projecten laten zien hoe het idee in de praktijk wordt gebracht, al bevinden de meeste zich nog in een pilot- of opstartfase en kunnen tijdlijnen verschuiven.
SGH2 Energy kondigde in 2021 een fabriek aan in Lancaster, Californië, die met plasmavergassing waterstof uit gesorteerd stedelijk afval moet maken. Het bedrijf profileerde het project destijds als een van de grootste afval-naar-waterstof-installaties ter wereld.
Ways2H, een samenwerking tussen het Japanse Blue Energy en Amerikaanse partners, ontwikkelt sinds ongeveer 2019 kleinschalige installaties die rioolslib en huishoudelijk afval omzetten in waterstof, met proefprojecten in Japan en de Amerikaanse staat Californië, onder meer gericht op het tanken van waterstofauto's.
Powerhouse Energy Group werkt in het Verenigd Koninkrijk samen met afvalverwerker Peel NRE aan een installatie op het Protos-terrein bij Ellesmere Port, waar niet-recyclebaar plastic afval via vergassing tot waterstof moet worden verwerkt; het project loopt sinds circa 2019 door vergunnings- en financieringstrajecten.
Ook energiebedrijf Fortum in Noord-Europa heeft onderzoek gedaan naar het omzetten van afval in waterstof als aanvulling op bestaande afvalenergiecentrales. In Nederland en België verkennen enkele afvalverwerkers vergelijkbare toepassingen, al is hier voor zover bekend nog geen grootschalige productie-installatie in bedrijf.
Hoe ver is de techniek?
Vergassing van afval voor stroom of warmte is op zichzelf een bewezen techniek die al decennia bestaat. Nieuw is vooral de laatste stap: het opwerken van het syngas tot waterstof die zuiver genoeg is voor brandstofcellen of industrieel gebruik. Die zuiveringsstap is technisch complex, omdat de samenstelling van afval sterk wisselt van dag tot dag, terwijl installaties juist gebaat zijn bij een constante, voorspelbare gasstroom.
Een ander obstakel is regelgeving. Binnen de Europese Unie geldt een afvalhiërarchie die recycling boven verbranding stelt, en de vraag of oranje waterstof mag meetellen als "hernieuwbaar" hangt af van hoeveel van het afval biogeen is (zoals etensresten of papier) versus fossiel (zoals plastic). Alleen het biogene deel telt doorgaans mee onder Europese richtlijnen zoals de Renewable Energy Directive.
De meeste projecten draaien nog op pilotschaal, met een verwerkingscapaciteit van tientallen tot enkele honderden tonnen afval per dag, ver onder de schaal van grote blauwe of groene waterstoffabrieken. Kostprijzen zijn nog onzeker en worden sterk beïnvloed door lokale afvaltarieven en subsidies. Er is dus nog geen sprake van een bewezen, wereldwijd uitgerolde technologie, eerder van een veelbelovende maar nog immature route.
Wie werken eraan?
Naast de eerder genoemde bedrijven Ways2H, SGH2 Energy en Powerhouse Energy Group houden ook grotere afvalverwerkers zoals Fortum de ontwikkelingen nauwlettend in de gaten. In Nederland doet onderzoeksinstituut TNO onderzoek naar vergassingstechnologie en gaszuivering, mede in het kader van de bredere Nederlandse waterstofstrategie. Universiteiten met een sterke chemische-technologiepoot, zoals de TU Delft en de Universiteit Twente, publiceren regelmatig over vergassingsprocessen, al richt lang niet al dat onderzoek zich specifiek op afval als grondstof.
Op beleidsniveau volgt de Europese Commissie de ontwikkeling via haar waterstof- en circulaire-economiestrategie, terwijl in Nederland de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) subsidies en regelingen coördineert die relevant kunnen zijn voor dit soort projecten. Internationaal houdt het Internationaal Energieagentschap (IEA) de voortgang van waterstofproductieroutes, inclusief afvalgebaseerde varianten, bij in jaarlijkse rapportages.