Omdat er in de toekomst nog veel meer vraag naar milieuvriendelijke energiebronnen zal zijn, is het belangrijk dat waterstof veelvuldig in de praktijk gebruikt zal worden. Waterstof is echt amper in zijn puurste vorm beschikbaar op de aarde, hierdoor wordt verwacht dat we waterstof moeten produceren. Maar hoe maak je eigenlijk waterstof? Op deze pagina leggen wij zorgvuldig uit hoe je waterstof maakt en behandelen we de ‘kleuren’ die bij de verschillende manieren van productie horen.
Hoe wordt waterstof gemaakt?
Waterstof (H2) in zijn puurste vorm komt heel gering voor in de natuur. Omdat we toch deze puurste vorm nodig hebben om onze huizen met waterstof cv-ketels van warmte te voorzien of te vliegen op waterstof, moeten we waterstof produceren. Dit doen we door de H-moleculen uit andere moleculen te halen, denk hierbij aan water (H2O) of methaan (CH4). Het voordeel aan deze moleculen is dat ze op de aarde in overvloed aanwezig zijn, met name water. Dit vind je overal op de aarde, want waar leven is, is water.
De manier waarop waterstof gemaakt wordt, kunnen we onderdelen in verschillende kleuren, namelijk grijs, blauw, groen, roze en wit. Verder hebben deze kleuren niks te maken met hoe waterstof eruit ziet, waterstof is namelijk kleurloos. Wel helpen deze kleuren ons zodat we op een makkelijke manier onderscheid kunnen maken van de verschillende vormen van waterstofproductie.
Grijze waterstof
Ongeveer 80% van al het waterstof in Nederland wordt beschouwt als ‘grijs’. Deze benaming komt door het feit dat dit de minst milieuvriendelijke manier is van waterstof maken. Grijze waterstof wordt namelijk gemaakt door middel van aardgas (methaan). Tijdens de productie wordt er door stoom met een hoge temperatuur (700-1100 graden) en een druk van 3 tot 25 bar, de aardgas verhit waardoor er zuivere waterstof vrijkomt. Deze waterstof wordt vervolgens opgevangen en getransporteerd naar plekken waar waterstof nodig is, bijvoorbeeld naar waterstof tankstations in Nederland.
De chemische reactie die hier bijhoort is: CH4 + 2H2O + hitte –> 4H2 + CO2. De 4H2 die vrijkomt zijn 4 waterstof moleculen, de CO2 die vrijkomt, komt terecht in de atmosfeer wat dus schadelijk is voor het milieu. Een ander nadeel aan grijze waterstof is dat er bij de productie nog een klein deel verontreiniging in de waterstof zit. Voor de meeste toepassingen is dit geen probleem, maar grijze waterstof kun je dus bijvoorbeeld niet gebruiken in waterstof auto’s.
De reden dat grijze waterstof nog zo veel geproduceerd wordt, is omdat deze manier van productie (nu nog) de minste inspanning nodig heeft. Het is een relatief simpel proces en bij andere processen, zoals groene waterstof, is er erg veel elektriciteit nodig. Hoe dan ook, er zijn betere alternatieven die we zullen behandelen in dit artikel.
Blauwe waterstof
Blauwe waterstof wordt in principe op dezelfde manier geproduceerd als grijze waterstof, echter is er voor het milieu een groot verschil. De CO2 die vrijkomt bij de productie wordt namelijk opgevangen in plaats van losgelaten in de atmosfeer. Hierdoor zal de ozonlaag niet worden aangetast wanneer er sprake is van ‘blauwe’ waterstof. In Nederland vind deze opslag alleen plaats op zee. De opgevangen CO2 wordt vloeibaar gemaakt en via pijpleidingen onder de Noordzee opgeslagen. Onder de Noordzee liggen er namelijk gasvelden waarin al miljoenen jaren gas wordt opgeslagen door de natuur.
Het nadeel aan blauwe waterstof is dat er ook energie nodig is om de CO2 te vervoeren waardoor er ook energie verloren gaat. Daarnaast ontsnapt er altijd een bepaald percentage van de CO2, namelijk ongeveer 10%. Dit gedeelte beland dan toch nog in de atmosfeer. Hierdoor is blauwe waterstof ook niet de ideale oplossing voor een groene toekomst, maar hier komt groene waterstof naar voren.
Groene waterstof
Groene waterstof is waterstof dat gemaakt wordt door middel van groene stroom. Deze groene stroom wordt opgewekt door bijvoorbeeld waterstof zonnepanelen of windmolens. De stroom uit deze groene energiebronnen wordt ingezet om waterstof (H2) te scheiden van water (H2O), dit proces wordt ook wel elektrolyse genoemd.
Elektrolyse van waterstof is een proces waarbij elektriciteit gebruikt wordt om water te splitsen in een elektrochemische cel. De elektrische lading zet hierbij water om in waterstof. Het grote voordeel aan groene waterstof is dat er geen CO2 uitstoot vrijkomt bij het proces. Toch wordt slechts een klein gedeelte (ongeveer 5%) van alle productie in Nederland als groen beschouwt, maar hoe komt dat eigenlijk? De kosten voor het maken van groene waterstof liggen een stuk hoger dan de kosten voor het maken van grijze waterstof (€1,50-3,00 vergeleken met €0,40).
In Nederland wordt er in 2023 slechts op één plek groene waterstof geproduceerd, namelijk in Groningen. In Zuidwending wordt hierbij kleinschalig groene waterstof geproduceerd aan de hand van een zonnepanelen-installatie. De opslag van waterstof gebeurd ook op deze plek. Ookal is groene waterstof momenteel erg prijzig, zal dit toch één van de manieren worden en moeten zijn om in de toekomst milieuvriendelijk waterstof op te wekken.
Roze / Paarse waterstof
Roze / paarse waterstof zijn ‘kleuren’ waar nog niet vaak van gehoord is in Nederland en daarbuiten. Grijze , blauwe en groene waterstof zijn een stuk populairder, maar roze / paarse waterstof zou ook zomaar in de toekomst een grote(re) rol kunnen spelen in de energietransitie. Roze of paarse waterstof wordt op dezelfde manier geproduceerd als groene waterstof in de zin van het productieproces waarbij elektriciteit gebruikt wordt. Echter wordt deze stroom niet geproduceerd door zonnepanelen of windparken, maar door kerncentrales.
Kerncentrales worden tegenwoordig nog vaak gezien als taboe, maar vergeleken met aardgas en aardolie is kernenergie een stuk minder schadelijk voor het milieu. Het grootste nadeel is alleen dat er sprake is van kernafval bij de productie van roze / paarse waterstof. In Nederland staat er één kerncentrale, namelijk in Borssele. Deze wordt alleen nog niet gebruikt om waterstof te produceren.
Witte waterstof
Waterstof die in de natuur in zijn puurste vorm voorkomt, wordt ook wel witte waterstof genoemd. Deze waterstof kan ‘gewoon’ uit de grond gehaald worden, net zoals het geval is bij aardgas. Echter hebben we geleerd dat er bij het gebruik van waterstof geen CO2 vrijkomt en bij aardgas wel. Daarnaast heb je geen stroom of aardolie nodig om deze waterstof te produceren, witte waterstof is namelijk al puur.
Witte waterstof is dan ook de beste vorm van waterstof, maar het is onduidelijk hoeveel witte waterstof er op de aarde beschikbaar is. We weten ondertussen wel dat witte waterstof diep in de aardbodem te vinden is dankzij chemische reacties, voornamelijk in Afrika. Sinds 2011 worden er bijvoorbeeld in dorpen in Mali witte waterstof opgewekt en gebruikt als energiebron. Maar nu is er ook geloof dat er op veel meer plekken in de wereld witte waterstof in de grond zit en er wordt dan ook uitgebreid onderzoek gedaan. Onder anderen in Zuid-Amerika, Australië en de Verenigde Staten, maar ook in Europese landen als Frankrijk en Spanje.
We weten niet wat de toekomst brengt voor de productie van waterstof en het gebruik van waterstof in zijn geheelheid. Wel is het zeker dat we nog lang niet klaar zijn met de zoektocht naar de ideale manier om waterstof te produceren. De tijd zal leren welke productiemethode het meest gebruikt zal worden, maar voorlopig is grijze waterstof (jammergenoeg) nog de koploper.