Verminderen we onze CO2-uitstoot wel snel genoeg om de opwarming van de aarde te beperken? Een paar opkomende bedrijven wachten die vraag niet af en ontwikkelen technologieën om op grote schaal CO2 uit de atmosfeer te halen. Is dit de redding voor ons klimaat?
Dit artikel maakt deel uit van mijn toekomstverkenning naar de energietransitie.
Uitgelichte afbeelding: artist impression van de installaties die het bedrijf Carbon Engineering wil bouwen om CO2 af te vangen uit de lucht. (c) Carbon Engineering.
Stel je eens voor: lange hoge rijen van ventilatoren die voortdurend lucht aanzuigen en aan de andere kant lucht uitblazen waar alle CO2 is uitgehaald. Als we maar genoeg van deze installaties kunnen bouwen zouden we daarmee de concentratie CO2 in onze atmosfeer kunnen stabiliseren of zelfs verlagen. Kan dit zorgen voor een ommekeer van de klimaatverandering, zoals een van de bedrijven die deze installaties ontwikkelen, beweert?
Afvangen, opslaan of gebruiken
Op alle mogelijke manieren proberen we, ook in Nederland, om in enkele decennia onze bijdrage aan de opwarming van de aarde in te perken door flink in te zetten op het reduceren van de uitstoot van broeikasgassen, met name CO2. Wereldwijd is die uitstoot naar schatting zo’n 30 tot 40 gigaton per jaar. De laatste jaren groeit de belangstelling voor het grootschalig ‘afvangen’ van CO2, die bijvoorbeeld vrijkomt bij de verwerking van fossiele brandstoffen en andere bedrijfsprocessen. Met een verzamelnaam wordt dit afvangen CCUS genoemd: carbon capture, utilisation and storage. In talloze landen wordt aan deze techniek gewerkt; in Nederland wordt hier zoveel van verwacht dat er zelfs een speciale subsidieregeling bestaat voor bedrijven die hiermee aan de slag gaan.
Het proces werkt ongeveer zo: nadat CO2 die vrijkomt bij industriële processen is opgevangen, zijn er globaal drie dingen om ermee te doen. Je kunt het opslaan in de grond in lege aardgasvelden, je kunt het koolzuurgas gebruiken op plekken waar het nodig is en je kunt het ‘chemisch binden’ aan een vaste stof. De eerste twee processen zijn tot nu toe het populairst.
Een voorbeeld van gebruik is de CO2 die vrijkomt bij de raffinaderij in Pernis en die via een stelsel van pijplijnen naar de kassen in het Westland wordt gevoerd om daar paprika’s, tomaten en komkommers sneller te laten groeien. Dit in plaats van aardgas dat veelal gebruikt wordt om het gehalte CO2 in de kassen op te peppen.
Naast het gebruik van CO2 door nabijgelegen kassen, komt CCUS er in de meeste gevallen op neer dat CO2 wordt opgeslagen in ondergrondse aardlagen, lege of uitgeputte olie- en gasvelden of steen-, zout- of waterlagen die het vasthouden. Het gas neemt relatief veel ruimte in en kan langzaam ook ontsnappen. Verder maken inwoners vlakbij opslagpunten, zoals voormalige gas-, olie- en zoutvelden, zich groeiende zorgen over bodemverzakking en aardbevingen die veroorzaakt kunnen worden door de opslag.
‘Duizend maal efficiënter dan het planten van bomen’
Het kan ook anders, als het aan enkele jonge ambitieuze bedrijfjes ligt: het Zwitserse Climeworks, het Canadese Carbon Engineering en het Amerikaanse Global Thermostat. Hun namen geven aan hoe hoog hun ambities zijn: zij willen de hoeveelheid CO2 in onze atmosfeer niet alleen stabiliseren maar zelfs verlagen tot onder het huidige niveau.
Waar de conventionele CCUS-technieken zich vooral richten op het ‘afvangen’ van de extra CO2 die vrijkomt bij industriële processen, maken de bedrijfjes installaties die CO2 direct uit de gewone lucht kunnen halen: dat wordt direct air capture genoemd. Een extra uitdaging omdat in gewone lucht heel weinig CO2 zit (0,04 procent), driehonderd keer minder dan in restgassen uit industriële processen. Dat betekent dat je heel veel lucht door een machine moet laten gaan voor er een CO2 molecuul voorbijkomt.
Om de CO2 uit de lucht te halen worden twee technieken toegepast. De CO2 kan gebonden worden in een vaste stof die vervolgens kan worden opgeslagen in de grond, vele malen compacter dan het gas zelf. Om de CO2 te binden is warmte nodig; vandaar dat deze eerste installaties dichtbij warmtebronnen gebouwd worden, zoals industriële processen of bronnen van aardwarmte zoals geisers (in IJsland).
Om 1 procent van de wereldwijde emissies aan CO2 op te vangen zijn 750.000 installaties nodig ter grootte van een containerschip.
Daarnaast kan CO2 worden opgenomen in een vloeistof die gebruikt kan worden om synthetische schone diesel (methanol) mee te maken als brandstof. Autofabrikant Audi bouwde in samenwerking met enkele bedrijfjes een eerste installatie om e-diesel mee te maken.
De technologie is in het lab bewezen en de eerste installaties worden inmiddels getest. De installaties van deze bedrijven zijn ongeveer duizend keer efficiënter in het opnemen van CO2 dan eenzelfde oppervlakte aan bomen.
De uitdaging: opschalen
De uitdaging voor de komende jaren is om de installaties flink op te schalen en daarmee de kosten voor het opvangen van koolzuurgas verder te verlagen. De kosten kunnen verder verlaagd worden door ontwikkeling van nieuwe katalysatoren die het koolzuur kunnen binden bij kamertemperatuur.
De schaal waarop de technologie moet worden toegepast blijft problematisch. Om 1 procent van de wereldwijde emissies aan CO2 op te vangen zijn 750.000 installaties nodig ter grootte van een containerschip.
Aan alternatieve technieken wordt gewerkt, bijvoorbeeld om CO2 om te zetten in materialen die gebruikt kunnen worden als bouwmateriaal, zoals bakstenen en cement. In een volgend artikel ga ik verder in op materialen waarmee koolzuurgas gebonden kan worden.
Een ander groot probleem zijn de kosten die opslag met zich meebrengen: pas als er een goed werkende CO2-emissiehandel op gang is gekomen, zullen bedrijven bereid zijn op grotere schaal te investeren in deze nieuwe CCUS-technieken. Voorlopig moeten we dus toch blijven doorgaan met het reduceren van onze CO2-uitstoot.
Het grootschalig opvangen van CO2 uit de atmosfeer wordt ook wel aangeduid als climate engineering of geo engineering, lees meer hierover bij: Energie in transitie.
Update maart 2019: Carbon Engineering haalde in maart 2019 een bedrag van 68 miljoen dollar op in Silicon Valley om op te schalen en een commercieel prototype te bouwen.
Update september 2021: In IJsland is een grote installatie van Climeworks in gebruik genomen die jaarlijks vierduizend ton CO2 uit de lucht kan halen, tot nu toe de grootste installatie van deze soort die in gebruik genomen is. Audi ondersteunt de Zwitserse start-up en mag in ruil daarvoor een kwart van de CO2-reductie van de installatie afboeken van de eigen carbon footprint.
Update augustus 2022: Climeworks is gestart met de bouw van een tweede generatie installatie, eveneens in Ijsland, onder de naam Mammoth. Met een capaciteit van zo’n 36.000 ton CO2 per jaar is de installatie tien keer zo groot als de eerste generatie. Uiteindelijk wil het bedrijf installaties bouwen die 1 Gigaton CO2 kunnen opvangen.
Wisdom of the crowd 
3 gedachtes over “Grootschalig CO2 uit de lucht halen: de redding voor onze klimaatdoelen?”
Reacties zijn gesloten.