Zeolyst, een joint venture van Ecovyst en Shell Catalysts & Technologies, richt zich van oudsher op zeolieten die gebruikt worden voor katalytische processen in de (petro)chemie en automotive industrie. De geproduceerde zeolieten worden op grote schaal gebruikt bij de verwerking van ruwe olie naar grondstoffen voor basischemicaliën en brandstoffen. De unieke eigenschappen van zeoliet kunnen ook worden ingezet om de gassen die ontstaan bij de verbranding van brandstoffen te behandelen en zo de ongewenste emissie van fijnstof, stikstofoxiden (NOx) en koolmonoxide (CO) te reduceren. Daarnaast wordt zeoliet ook gebruikt als adsorbent voor het afvangen van vluchtige organische stoffen (VOC). Met tal van klanten wordt samengewerkt om op maat gemaakte zeolietproducten te ontwikkelen en te produceren.

Innovatieve toepassingen

Zeolyst oriënteert zich de laatste jaren ook nadrukkelijk op het gebied van innovatieve, duurzame projecten. “Onze belangrijkste markten zijn die van de brandstoffen met een laag zwavelgehalte (hydrocracking) en emissiecontrole (DeNOX, VOC-adsorptie)”, zegt Derek Wong, senior manager new business development bij Ecovyst. “We werken actief aan nieuwe zeoliettechnologieën en toepassingsgebieden om tegemoet te komen aan de groeiende wereldwijde vraag naar duurzame producten en oplossingen. We kijken daarbij naar zowel schoon water, plastic circulariteit, duurzame chemicaliën en hernieuwbare brandstoffen, omdat zeolieten de potentie hebben om op deze vlakken bij te dragen aan innovatie en de transitie naar een duurzamere industrie. Op het gebied van schoon water werken we bijvoorbeeld samen met twee van Europa’s toonaangevende universiteiten: we hebben net een pilotstudie met de Technische Universiteit Delft (TU Delft) afgerond en er loopt nog een onderzoek me de Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven). Zeolyst ontwikkelt speciaal voor deze toepassing een portfolio zeolieten: Opal Blue™-collectie. Dit is een heel intrigerend toepassingsgebied voor ons en we zijn zeer gemotiveerd om hier tijd, energie en financiële middelen in te investeren. We zijn zo gedreven omdat we geloven in de potentie van zeolieten om bij te dragen aan een veilige, duurzame toekomst”, aldus Wong.

Microverontreinigingen

‘Microverontreinigingen’ is de verzamelnaam voor een grote groep stoffen met verschillende toepassingen en uiteenlopende chemische eigenschappen. Denk aan humane en dierlijke geneesmiddelen, bestrijdingsmiddelen, weekmakers in plastic, brandvertragende stoffen, UV-filters (in zonnebrand), conserveringsmiddelen en personal care products. Deze stoffen worden allemaal in het afvalwater, oppervlaktewater, drinkwater en grondwater aangetroffen, terwijl ze daar niet in thuis horen. Afvalwaterzuiveringsinstallaties zijn op zoek naar duurzame en kostenefficiënte nabehandelingstechnologieën om microverontreinigingen voldoende te verwijderen. Er wordt wereldwijd veel onderzoek gedaan naar de verwijdering van dit soort verbindingen door oxidatie, adsorptie, membraanfiltratie, biologische afbraak en een combinatie van deze processen. Deze processen worden echter gekenmerkt door hoge kosten, hebben impact op het milieu en een beperkte selectiviteit voor (organische) microverontreinigingen.

Potentie zeolieten voor waterzuivering

Samen met onder meer TU Delft doet Zeolyst onderzoek naar een next generation adsorptie-oxidatieproces voor de verwijdering van organische microverontreinigingen uit het effluent van huishoudelijk afvalwater. “In 2018 zijn we als TU Delft met het AdOx-onderzoeksproject gestart, waarbij organische microverontreinigingen – zoals resten van geneesmiddelen, personal care products en industriële chemicaliën – verwijderd worden door middel van zeolietkorrels met een hoog silicagehalte”, vertelt Nessia Fausta, postdoc bij TU Delft.

Fausta: “Het AdOx-proces integreert adsorptie en oxidatie en het idee was dat deze combinatie zou kunnen resulteren in de verwijdering van een breed scala aan microverontreinigingen in vergelijking met andere, meer traditionele technologieën. Zeolietkorrels met een hoog silicagehalte kunnen de organische microverontreinigingen selectief adsorberen in een gepakt filterbed. Bovendien is het proces ook geschikt voor een kosteneffectieve en duurzame regeneratietechnologie. Uitgewerkte zeolieten worden in-situ geregenereerd met behulp van ozongas, daarmee is AdOx een efficiënte technologie met een lage milieu-impact. Na overtuigende resultaten op laboratoriumschaal, hebben we AdOx dit jaar opgeschaald naar een pilot plant. Uit onze haalbaarheidsstudie, die voorafgaand aan het pilot plant onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het Innovatieprogramma Microverontreinigingen uit rwzi-afvalwater IPMV, bleek al dat AdOx – met een gemiddeld verwijderingsrendement van 80 tot 85 procent – concurrerend is met de referentietechnieken. Bovendien heeft AdOx een voor de helft lagere CO2-voetafdruk”, legt Fausta uit.

AdOx op pilotschaal

“We hebben begin 2023 onze pilotplant opgebouwd op het terrein van de afvalwaterzuiveringsinstallatie Leiden-Noord. Het doel was om op pilotschaal de werking van de gekoppelde mechanismen van adsorptie en regeneratie in een continue bedrijfsvoering in een afvalzuiveringsinstallatie te testen. Het werkt als volgt: gezuiverd afvalwater wordt door een pomp naar een zeolietfiltratiekolom gebracht, gaat er doorheen en wordt daarna op het ontvangende oppervlaktewater geloosd. Na 6 tot 7 dagen filtratie vindt in minder dan 8 uur regeneratie met ozongas plaats: ozon oxideert de aan de zeolietkorrels geadsorbeerde stoffen. Tussen maart en juni 2023 hebben we metingen uitgevoerd. We kwamen tot een wekelijkse gemiddelde verwijdering van 67 tot 74 procent, waarmee we in staat zijn om het streefpercentage van minimaal zeventig procent verwijdering van organische microverontreinigingen te behalen. Onze AdOx-pilot laat dus zien dat zeolieten een nieuwe, veelbelovende optie zijn voor de verwijdering van microverontreinigingen uit afvalwater, in combinatie met regeneratie met ozongas. Om uiteindelijk te komen tot daadwerkelijke inzet op grote schaal is aanvullend onderzoek nodig”, benadrukt Fausta. “Zeker omdat de EU toewerkt naar tachtig procent verwijdering van microverontreinigingen.”

Vervolgstappen

Nessia en haar TU Delft-collega’s en VNCI-lid Zeolyst gaan door met de optimalisatie van het AdOx-proces. “Zeolyst en TU Delft kijken samen naar het verbeteren van de zeolietkorrels. Daarnaast hopen wij in 2024 aan de slag te kunnen gaan met een nieuwe pilot bij een andere afvalwaterzuiveringsinstallatie. Het doel is uiteindelijk te komen tot een project op demoschaal”, stelt Fausta. “We zijn als Zeolyst nieuw in deze markt en willen graag samenwerken met andere partijen om op termijn te komen tot implementatie in de markt”, vult Wong aan. Waar de pilot met de TU Delft zich richt op organische microverontreinigingen in het algemeen, focust het werk met de KU Leuven zich op het filteren van pfas-chemicaliën uit water.