electrochemical CO2 conversion to formate and products
Het project versnelt de ontwikkeling van elektrochemische CO2-conversietechnologieën naar formiazuur met hernieuwbare energie, gericht op kostenreductie en efficiëntieverbetering voor een duurzame chemische industrie.
Projectdetails
Aanleiding
To achieve the 2030 climate goals and a circular, carbon-neutral industry by 2050, the chemical and electricity sectors face a dual challenge: reducing their carbon footprint while increasing production and affordability.
Electrochemistry bridges these industries to produce high-value products, enhance energy storage, and cut emissions. Using captured CO2 and renewable energy like wind and solar, chemicals like formic acid can be produced. Formic acid serves as a flexible energy/hydrogen carrier and, after fermentation, as renewable feedstock for sustainable aviation fuel.
With low energy input requirements, electrochemical CO2-to-formic acid conversion holds significant potential. However, the business case is not yet viable, requiring further development to reduce costs, boost efficiency, and assess the environmental impacts.
Doelstelling
The main aim of this project is to accelerate the development of electrochemical CO2 conversion technologies towards formic acid (a commodity chemical) using renewable electricity and non-fossil CO2.
More specifically, we aim to:
- Reduce costs and increase energy efficiency, such that these technologies can be implemented in industry within 10 years.
- Contribute to CO2 emission reduction and carbon circularity in the chemical industry.
- Establish a worldwide technology export position for high-tech process and equipment suppliers.
This is in line with innovation theme 2 of the MOOI mission Industry, sustainable raw materials and intermediates based on CO and CO2. Main benefits for technology providers are an improved business case and value creation. Benefits for all players in the value chain include ecosystem building and validation of utilization routes.
Korte omschrijving
TNO will enhance their low-pressure electrochemical reactor to produce potassium formate, lead the Techno-Economic and Market assessments, and coordinate the overall project.
GAFT will enhance their high-pressure electrochemical reactor to produce potassium formate and advance their bioprocess technology to convert formic acid into fatty acids, providing high-quality feedstock for sustainable aviation fuel. They will develop, test, and validate an integrated high-pressure CO2 electrolyzer and ED-BPM system to produce 50% and 85% formic acid at a scale of liters/hour.
Waterfuture will enhance their ED-BPM and ED system to produce 50% and 85% formic acid from formate. The University of Twente will advance new, highly water-permeable low-cost BPMs, benchmarking them against commercial BPMs. DENS will develop and test a dehydrogenization reactor, using 85% concentrated formic acid instead of the current version which uses 99% fossil-based formic acid.
All partners and Advisory Board members will engage in stakeholder events and knowledge dissemination, as well as contribute to TEA's on electrochemical CO2 conversion to formic acid and the developed utilization routes.
Resultaat
An integrated system of a high-pressure CO2 electrolyzer and ED-BPM system with a daily capacity of 15L formic acid validated in a research Fieldlab (FLIE).
Key achievements include:
- A 40% OPEX reduction (due to KOH reclaiming and increase in energy efficiency).
- A 30% CAPEX reduction (due to new/cheaper membranes and electrodes) compared to the current unintegrated system.
A low-pressure CO2 electrolyzer validated in the lab shows:
- A 20% decrease in cell voltage.
- A two-fold increase in current density.
- A Faradaic efficiency increase to 50-80%.
- A 30% reduction in specific energy consumption to 3.8 kWh/kg.
- A system lifetime of at least 1000 hours.
Additionally, a novel design of a dehydrogenization reformer which can handle 85% concentrated formic acid has been developed. An optimized fermentation process produces 80-300 L of biomass, while lipid extraction yields increase by 50%, ensuring sufficient quality for HEFA (hydroprocessed esters and fatty acids) companies adhering to SAF specifications.
Techno-economic assessments are conducted on CO2 conversion to formic acid and its utilization for SAF feedstock and as an energy/hydrogen carrier.
Financiële details & Tijdlijn
Financiële details
Subsidiebedrag | € 3.971.714 |
Tijdlijn
Startdatum | 2-1-2025 |
Einddatum | Onbekend |
Subsidiejaar | 2025 |
Partners & Locaties
Projectpartners
- DENS Power B.V.
- GAFT B.V.
- Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO
- Universiteit Twente
- Water Future B.V.
Land(en)
Vergelijkbare projecten binnen MOOI
Project | Regeling | Bedrag | Jaar | Actie |
---|---|---|---|---|
ECOOVALUE - Smart and dynamic bioproduction with integrated CO2 valorizationHet ECOOVALUE-project richt zich op het optimaliseren van biomanufacturingprocessen voor dynamische werking, om CO2 te recyclen en de integratie in het elektriciteitsnet te verbeteren, met als doel kosten te verlagen en emissies te verminderen. | Missiegedrev... | € 3.479.073 | 2025 | Details |
PROducts of Value from various CO2 sources, Enabled by Integrating TechnologiesHet PROVE IT-project ontwikkelt efficiënte technologieën voor het lokaal produceren van methanol uit industriële CO2-emissies in Twente, met als doel duurzame chemie en werkgelegenheid te bevorderen. | Missiegedrev... | € 1.708.653 | 2021 | Details |
Process efficient Solid and Liquid Dewatering and DryingHet SOLIDARITY-project ontwikkelt en demonstreert innovatieve droog- en ontwateringstechnologieën om de energie-efficiëntie in de procesindustrie te verbeteren en CO2-uitstoot te verlagen. | Missiegedrev... | € 2.105.115 | 2021 | Details |
Iron Fuel TechnologyHet project ontwikkelt Iron Fuel Technology™ van TRL 5 naar 7 om CO2- en stikstofemissies in energie-intensieve industrieën te reduceren via een gevalideerd 1MW boiler- en 200kW productiesysteem. | Missiegedrev... | € 3.386.394 | Onbekend | Details |
Production Of Wind Energy and other Renewable Energy based DMEPOWERED piloot een innovatieve technologie voor de productie van hernieuwbaar dimethyl ether (rDME) uit CO2 en groene waterstof, gericht op kostenreductie en energie-efficiëntie. | Missiegedrev... | € 2.272.221 | 2023 | Details |
ECOOVALUE - Smart and dynamic bioproduction with integrated CO2 valorization
Het ECOOVALUE-project richt zich op het optimaliseren van biomanufacturingprocessen voor dynamische werking, om CO2 te recyclen en de integratie in het elektriciteitsnet te verbeteren, met als doel kosten te verlagen en emissies te verminderen.
PROducts of Value from various CO2 sources, Enabled by Integrating Technologies
Het PROVE IT-project ontwikkelt efficiënte technologieën voor het lokaal produceren van methanol uit industriële CO2-emissies in Twente, met als doel duurzame chemie en werkgelegenheid te bevorderen.
Process efficient Solid and Liquid Dewatering and Drying
Het SOLIDARITY-project ontwikkelt en demonstreert innovatieve droog- en ontwateringstechnologieën om de energie-efficiëntie in de procesindustrie te verbeteren en CO2-uitstoot te verlagen.
Iron Fuel Technology
Het project ontwikkelt Iron Fuel Technology™ van TRL 5 naar 7 om CO2- en stikstofemissies in energie-intensieve industrieën te reduceren via een gevalideerd 1MW boiler- en 200kW productiesysteem.
Production Of Wind Energy and other Renewable Energy based DME
POWERED piloot een innovatieve technologie voor de productie van hernieuwbaar dimethyl ether (rDME) uit CO2 en groene waterstof, gericht op kostenreductie en energie-efficiëntie.
Vergelijkbare projecten uit andere regelingen
Project | Regeling | Bedrag | Jaar | Actie |
---|---|---|---|---|
Fomic Acid-2-Power: het CO2-neutrale aggregaatDit project ontwikkelt een CO2-neutraal mierenzuuraggregaat als veilig alternatief voor dieselaggregaten, met als doel de transitie naar groene energie te versnellen en CO2-emissies te reduceren. | Demonstratie... | € 450.630 | Onbekend | Details |
Fermentation Acceleration by Separation Technology: Expanded Scale TestsHet FASTest-project piloot de innovatieve FAST-reactortechnologie voor de productie van bio-gebaseerde chemicaliën en brandstoffen, met als doel de productiviteit te verhogen en CO2-reductie te bevorderen. | Demonstratie... | € 472.057 | 2020 | Details |
CO2-hergebruik in een cyclisch carbonaat-Pilot faseHet project richt zich op het opschalen van een innovatieve katalysator voor de productie van cyclisch carbonaat uit onzuivere CO2, met als doel een hoogwaardig elektrolyt voor accu's te ontwikkelen. | Demonstratie... | € 8.367.904 | 2022 | Details |
Eagle-II PilotCorbion onderzoekt innovatieve procesverbeteringen voor melkzuurproductie om CO2-uitstoot en gipsafval te verminderen, met als doel een nieuwe fabriek in 2024 te bouwen. | Demonstratie... | € 443.313 | 2021 | Details |
Hergebruik van ammoniak uit reststromen als alternatief voor Haber-Bosch-procesHet project richt zich op het ontwikkelen en testen van een innovatieve pilotinstallatie voor het terugwinnen van ammoniak uit vervuilde reststromen, met als doel duurzame productie en lagere CO2-uitstoot. | Demonstratie... | € 146.011 | Onbekend | Details |
Fomic Acid-2-Power: het CO2-neutrale aggregaat
Dit project ontwikkelt een CO2-neutraal mierenzuuraggregaat als veilig alternatief voor dieselaggregaten, met als doel de transitie naar groene energie te versnellen en CO2-emissies te reduceren.
Fermentation Acceleration by Separation Technology: Expanded Scale Tests
Het FASTest-project piloot de innovatieve FAST-reactortechnologie voor de productie van bio-gebaseerde chemicaliën en brandstoffen, met als doel de productiviteit te verhogen en CO2-reductie te bevorderen.
CO2-hergebruik in een cyclisch carbonaat-Pilot fase
Het project richt zich op het opschalen van een innovatieve katalysator voor de productie van cyclisch carbonaat uit onzuivere CO2, met als doel een hoogwaardig elektrolyt voor accu's te ontwikkelen.
Eagle-II Pilot
Corbion onderzoekt innovatieve procesverbeteringen voor melkzuurproductie om CO2-uitstoot en gipsafval te verminderen, met als doel een nieuwe fabriek in 2024 te bouwen.
Hergebruik van ammoniak uit reststromen als alternatief voor Haber-Bosch-proces
Het project richt zich op het ontwikkelen en testen van een innovatieve pilotinstallatie voor het terugwinnen van ammoniak uit vervuilde reststromen, met als doel duurzame productie en lagere CO2-uitstoot.