Kunnen we CO2 niet gewoon uit de lucht filteren? Of kunnen we CO2-uitstoot niet opvangen voordat het de lucht in gaat? Het afvangen van CO2 is een belangrijk onderwerp in veel discussies over hoe we klimaatneutraal worden. Dat komt omdat we waarschijnlijk niet alle uitstoot van broeikasgassen kunnen vermijden en dus negatieve emissies nodig hebben om op netto-nul uit te komen. Nu lijkt het mooi om CO2 uit de lucht te halen, maar de methodes zijn ook kostbaar, kosten veel energie of hebben veel minder impact dan we zouden wensen. In dit artikel lees je meer over hoe het afvangen en opslaan van CO2 werkt.
Hoe werkt het afvangen en opslaan van CO2?
Het afvangen, opslaan en mogelijk ook hergebruiken van CO2 noemen we Carbon Capture Utilization and Storage. In het kort CCUS. Het afvangen van CO2 kan voor of na de verbranding van fossiele brandstoffen. Zo kan je na verbranding in de rookgassen het CO2 scheiden met een absorberende stof (amine). Vervolgens scheid je die CO2 weer van de absorberende stof en pers je het samen. De CO2 is nu afgevangen en kan via leidingen naar een geschikte plek worden getransporteerd voor opslag, zoals lege gas- en olievelden diep onder de grond (800 tot 3.000 meter). Hergebruik van de CO2 is ook een mogelijkheid.
- Carbon Capture and Storage (CCS): dit is het afvangen en voor langere tijd opslaan van CO2.
- Carbon Capture and Utilization (CCU): in dit geval wordt de afgevangen CO2 weer hergebruikt elders.
Hoeveel CO2 kunnen we afvangen en opslaan?
In 2020 is de wereldwijde CCS capaciteit ongeveer 40 miljoen ton CO2 (Global CCS Institute). Ter vergelijking we stoten jaarlijks wereldwijd ongeveer 36 miljard ton CO2 uit. De Global CSS Institute geeft aan dat de capaciteit inmiddels naar 100 miljoen ton is gegroeid, maar het is niet exact duidelijk hoeveel er wereldwijd wordt afgevangen. Op dit moment is het afvangen en opslaan van CO2 dus slechts beperkt in te zetten. Daarnaast vang je met de huidige technologie voor CCS niet alle vrijgekomen CO2 af, maar 85% tot 95%. Ook heeft een fabriek of energiecentrale zo’n 40% meer energie nodig om dat te doen. Dat betekent dat een fabriek dus meer fossiele brandstof moet verbranden om daarna een deel van alle uitstoot af te vangen.
In 2020 was de wereldwijde afvangcapaciteit ongeveer 40 miljoen ton CO2. Ter vergelijking, we stoten jaarlijks ongeveer 36 miljard ton CO2 uit.
Hoe vang je CO2 af?
Er zijn een aantal manieren om CO2 af te vangen. Dit kan voor en na de verbranding, ook wel pre-combustion en post-combustion genaamd.
1. Na de verbranding afvangen (post-combustion)
Afvangen na de verbranding is op dit moment de meest gebruikte methode. De CO2 vang je dan af door aan de rookgassen een absorberende stof (amine) toe te voegen. Deze nemen de CO2 op en scheiden dit dus van de andere gassen. In een andere container kun je daarna de CO2 weer van de absorberende stof scheiden en samenpersen. De CO2 is nu afgevangen en kan via leidingen naar een geschikte plek worden getransporteerd voor opslag, zoals lege gas- en olievelden diep onder de grond. Op dit moment werken we vooral met amine als absorberende stof, maar het afscheiden van de CO2 kost relatief veel extra energie. Nieuwe stoffen zijn in ontwikkeling.
2. Voor de verbranding afvangen (pre-combustion)
Als we CO2 willen afvangen voor de verbranding dan wordt de fossiele brandstof in een syngas (een mengsel van koolmonoxide en waterstof) omgezet. Vervolgens wordt stoom toegevoegd en de water-gas-shift-reactie gebruikt om CO en water gedeeltelijk omgezet in CO2 en H2. Door het afscheiden van CO2 wordt deze omkeerbare chemische omzetting beïnvloed (‘shift’) en ontstaat een gas met vrijwel zuiver waterstof. Bij verbranding levert waterstof alleen water op en geen CO2.
3. Via verbranding met pure zuurstof
Bij verbranding van steenkool (of aardgas) met pure zuurstof (oxyfuel) in plaats van lucht. Hierbij blijven de rookgassen vrij van stikstofverbindingen en bevatten zij een hoog percentage CO2 dat gemakkelijk is af te vangen. Voor deze technologie is wel de productie van pure zuurstof noodzakelijk. Dat kost veel energie.
Hoe intensief gaan we het afvangen inzetten?
Hoe interessant het afvangen van CO2 ook klinkt, opwarming van de aarde beperken we vooral door de oorzaak aan te pakken en dat is de uitstoot van broeikasgassen drastisch verminderen. CCS heeft namelijk nooit de capaciteit heel veel uitstoot af te vangen en op te slaan. Waar je CCS dan in kunt zetten is een actuele discussie waarbij meerdere afwegingen meespelen:
- Kan een andere techniek of manier sneller tot CO2 reductie leiden? Bijvoorbeeld waterstof in staalfabrieken.
- Hoe ver ligt de fabriek van een opslagplek? Is dat ver weg dan kost dat extra geld voor infrastructuur.
- Als er nog geen oplossing is om uitstootvrij te zijn dan is CCS een mogelijkheid voor tijdelijke overbrugging.
Belangrijkste plekken voor CCS zijn: ammoniakfabrieken, methanolfabrieken, ethanolfabrieken, aardgas- en biogas behandelingsinstallaties, cementovens en waterstoffabrieken
CO2 uit de lucht zuigen
De bovengenoemde technieken zijn manieren om in de industrie de CO2 af te vangen voordat het de lucht in gaat. Inmiddels hebben we al heel veel CO2 uitgestoten, dus het zou ook mooi zijn als we onze lucht kunnen filteren. Met Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) probeer je dus de CO2 die al in de lucht zit eruit te zuigen. De grootste uitdaging is dat er in gewone lucht heel weinig CO2 zit (0,04 procent). Dat is ongeveer driehonderd keer minder dan de rookgassen in de industrie. Met DACC moet je dus heel veel lucht verwerken om CO2 tegen te komen en dan te scheiden.
Een andere techniek is Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS). Wat je bij deze techniek doet is biomassa gebruiken en de daarbij vrijkomende CO2 afvangen en opslaan. Hoe filter je dan de lucht? Bomen en planten nemen vooral tijdens hun groei CO2 op en geven zuurstof af. Als bomen uiteindelijk doodgaan en wegrotten dan komt die CO2 weer vrij. Bomen slaan dus tijdelijk CO2 op. Met BECCS vang je dus die CO2 op waardoor je negatieve uitstoot realiseert. CO2 die uitgestoten had moeten worden komt niet in de lucht. Bebossing is alleen nog steeds vele malen goedkoper dan BECCS inzetten.
Herbebossing voor herstel biodiversiteit
Hoe zit het dan met het planten van bomen? Tijdens hun groei nemen bomen CO2 op en geven zuurstof terug. Herbebossing kan dus helpen om meer CO2 uit de lucht te halen. Het moet wel goed uitgevoerd worden. De juiste bomen op de juiste plekken, de juiste variatie, goede structuur en gezonde bodem. Dit is overigens ook goed voor de biodiversiteit en zorgt voor balans in het ecosysteem. Bossen koelen ook het landoppervlak door meer verdamping en verkoelende wind op de grond. Helaas is het op dit moment nog zo dat er meer bos verdwijnt dan dat er bos bij komt. Boskap voor landbouwgrond is een belangrijke reden. Het ontbossen gebeurt in de tropen van Brazilië en Indonesië, maar ook in Nederland.
Bronnen:
- WUR – Klimaat en bos
- PBL, 2018 – Negatieve emissies
- Global CCS Institute, 2021 – Global status of CCS
