Bert Gerritsen, laboratoriummanager, doet een olfactorische test aan groen gas voor reukcontrole op basis van geur | Foto: FOODnote
Amper drie jaar na de renovatie van het analytisch-chemisch lab (ACL) heeft Kiwa in Apeldoorn zijn capaciteit voor sporenanalyses van gassen verdubbeld en zijn gascilinderopslag opgeschaald. De belangrijkste aanleiding is de sterk toenemende vraag naar kwaliteitscontroles van groengas, een markt die de komende jaren naar verwachting fors zal groeien. Binnen Team Materialen is geïnvesteerd in aanvullende testopstellingen, waarmee de mogelijkheden voor materiaalonderzoek aan zowel metalen als kunststoffen aanzienlijk zijn uitgebreid.
Het ACL behoort tot de toonaangevende laboratoria in de kwaliteitscontrole van onder meer aardgas, biogas, groengas en PAK’s. Het team materialen heeft een wereldwijde reputatie in onderzoek aan o.a. kunststoffen, specifiek leidingensystemen, en geldt ook als expert in metaalonderzoek. Beide laboratoria hebben geïnvesteerd in nieuwe instrumentatie en personeel met de energietransitie als een van de aanjagers voor onderzoek aan hernieuwbare gassen en leidingsystemen voor onder meer de energiesector. Bert Gerritsen, laboratoriummanager ACL, en Ariën Dudink, laboratoriummanager materialen, geven een rondleiding langs de faciliteiten.
tk1 Tot wel 600 groengaslocaties
Kiwa’s Analytisch Chemisch Lab is in Nederland en Europa een vaste waarde voor specificatiebepalingen van aardgas, biogas en groengas. Groengas – opgewerkt biogas dat voldoet aan de kwaliteitseisen voor invoeding in het aardgasnet en waaraan geurstof (THT) wordt toegevoegd – wint snel terrein als duurzaam alternatief voor aardgas. “De Europese ambitie om minder afhankelijk te worden van fossiele energie-importen stimuleert de productie van hernieuwbare energiedragers, waaronder groengas”, legt Gerritsen uit. “Ter illustratie enkele cijfers. Er zijn nu ruim 100 groengaslocaties in Nederland. Dat aantal gaat fors omhoog om in 2030 naar een Europese productie van 35 miljard m3 te gaan. Voor Nederland zou dat zo’n 2 miljard m3 zijn tegen die tijd.”
Wel een kanttekening, vult hij aan. “Door onder meer het stikstofslot en vergunningsprocedures gaan we dat tempo niet halen, maar het gaat er komen. Volgens onderzoek van CE Delft komen er op termijn 300 tot wel 600 groengaslocaties bij. Uiteindelijk moet van al het aardgas dat nodig is zo’n 7 procent uit biogas komen.”
Het Kiwa Analytical Chemical Laboratory met nu een tweede GC-MS-opstelling voor sporenanalyses | foto: FOODnote
Extra QC-analyses van groengas
Concreet betekent het dat er op termijn fors meer kwaliteitscontroleanalyses van groengas nodig zullen zijn. “In Nederland is Kiwa één van de partijen die de gaskwaliteit controleert op samenstelling, calorische waarde en ruikbaarheid. Wij zijn daarin een grote speler. Wij conformeren ons daarbij aan de energieregeling. Daarin staat aan welke parameters de groengaskwaliteit moet voldoen.”
tk2 Mobiele meetwagen voor groengas
Kiwa doet dat met mobiele meetwagens voor groengas. De controles vallen in twee delen uiteen. “Bij elke nieuwe groengasinstallatie moet een 24-uursmeting plaatsvinden om te controleren of de kwaliteit voldoet. Tevens dient er een steekmonster genomen te worden voor de overige gaskwaliteitsparameters die volgens de energieregeling moeten worden getoetst. Aansluitend monitoren we de kwaliteit vier weken lang bij de invoeder. Voor de 24-uursmeting en vier weken monitoring hebben we een meetwagen met onder andere een GC aan boord. Tevens nemen we wederom tweemaal gasmonsters die we in het lab analyseren op sporenelementen, gassamenstelling en odorisatie. Vervolgens zijn periodiek kwaliteitscontroles nodig bij de invoeders, dit dient twee keer per jaar te gebeuren bij het overdrachtspunt; dat is waar het groengas van de groengasproducent ingevoed wordt in het net van de regionale netbeheerder. Dit zijn weer steekmonsters om te verzekeren dat het groengas voldoet aan alle parameters uit de energieregeling. Dat moet je door een onafhankelijke partij laten keuren.”
Kiwa’s mobiele meetwagen voor groengasmetingen op locatie | foto: FOODnote
“Bij elke nieuwe groengasinstallatie moet een 24-uursmeting plaatsvinden om te controleren of de kwaliteit voldoet”
Bert Gerritsen, Kiwa Technology
tk3 Verdubbelde GC-MS-capaciteit
Vooruitlopend op deze ontwikkeling breidde het lab zijn opslagcapaciteit voor cilinders en gaszakken en analysecapaciteit uit met een tweede GC-MS-opstelling voor sporenanalyses. Primair voor aardgas en groengas, al zijn de tandems ook inzetbaar voor waterstofgas en luchtanalyse. Sporenanalyse van dit soort gassen is een specialistisch vakgebied. Wat zijn de belangrijkste parameters waarop geanalyseerd wordt? “Zwavelverbindingen, halogeenverbindingen, siliciumverbindingen, en overige koolwaterstoffen. Met name zwavel is een belangrijke. Vanuit H2S kan zwavelzuur ontstaan dat leidingen en installaties aantast.”
Het nieuwe design dat via Interscience liep, bestaat uit een gaschromatograaf met thermische geleidbaarheidsdetector (TCD) en met vlamionisatiedetector (FID) voor kwantificering van organische verbindingen. De gaschromatograaf is tevens gekoppeld aan een quadrupool-massaspectrometer om de exacte organische structuren te kunnen bepalen. Dit kan allemaal efficiënt door een dedicated aansluiting (multistream selector) om tot 32 gaszakken na elkaar te kunnen analyseren op sporen. De bestaande GC-MS werd uitgebreid met een extra module voor de aansluiting van gaszakken en kan daardoor een dubbele monsterstroom verwerken. “Multistream selectors op beide systemen bieden op de GC-MS in totaal 32 punten, waaraan we gaszakken kunnen hangen”, verklaart Gerritsen.
tk4 Lage ondergrenzen halen
De massaspectrometer is voorzien van een extra gevoelige bron. “Daarmee kunnen we de ondergrenzen makkelijk halen. Een heel mooi stukje techniek, dedicated voor dit soort analyses”, zegt Gerritsen met enige trots. Handig is het opslagreservoir voor gaszakken onder de opstellingen. “De werkplaats heeft zelf met 3D-printers bevestigingsstukken op een rek gemaakt waarin we ze kunnen plaatsen.”
“De bestaande GC-MS werd uitgebreid met een extra module voor de aansluiting van gaszakken en kan daardoor een dubbele monsterstroom verwerken”
tk5 Geaccrediteerde hoofdcomponentenanalyse
Voor de hoofdcomponentanalyse van aardgas en groengas gebruikt Kiwa een aparte gaschromatografische opstelling, een Trace 1600 van Thermo Fisher Scientific. Vanwege hogere zuiverheidseisen wordt hier niet met gaszakken, maar met gascilinders gewerkt. “Volledig vacuüm, je wilt hier geen spoortje omgevingslucht in het gasmonster. Hier zijn we ook voor geaccrediteerd volgens de normen ISO 6974 en ISO 6976.”
Deze gaschromatograaf is ook uitgerust met multiselection valves voor meerdere cilinders met gasmonsters of kalibratiegas. “Hier volstaan 16 aansluitpunten. Voor sporenanalyses zijn aanzienlijk meer meetpunten nodig en ook nog eens verschillende analyses.”
Wat zijn hier de te bepalen componenten? “Voor de hoofdcomponentanalyse zijn dat bijvoorbeeld methaan (CH4), koolstofdioxide (CO2), zuurstof (O2), ethaan (C2H6) en waterstof (H2). We analyseren tot C8, en verder, inclusief benzeen en tolueen. Vanuit de samenstelling bereken je dan via de ISO-norm de fysische eigenschappen, plus de onzekerheden, dus met alles erop en eraan.”
In de aanpalende ruimte, die eerst kantoor was, is nu meer ruimte voor de opslag van cilinders en gaszakken. Er is ook een zuurkast geplaatst. “Met een ATEX-ventilator waarbij alles wat brandbaar gas is, rechtstreeks naar buiten wordt gezogen. Deze ruimte is in principe specifiek voor de monsternemers en ze hoeven hiervoor voortaan niet meer via het lab in en uit.”
