Elon Musk trekt 100 miljoen dollar uit voor dé innovatieve oplossingen die grootschalige en milieuvriendelijke afvang en opslag van CO2 mogelijk maken. En dat is geen overbodige luxe.

We zijn de afgelopen decennia vooral heel druk bezig geweest om koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer te pompen. Daardoor warmt de aarde nu in rap tempo op. Hoog tijd dus om die CO2 er weer uit te halen. Maar dat blijkt een stuk lastiger dan CO2 uitstoten.

XPrize
Genoeg reden voor Elon Musk – eigenaar van SpaceX en Tesla – om de afvang en opslag van CO2 een impuls te geven. Eerder deze maand werd bekend dat de miljardair 100 miljoen dollar beschikbaar stelt voor de XPrize Carbon Removal. Tijdens deze vier jaar durende wedstrijd worden teams wereldwijd uitgedaagd om manieren te bedenken waarop CO2 op grote schaal uit de atmosfeer kan worden gehaald en op een milieuvriendelijke manier permanent elders kan worden opgeslagen. Veelbelovende ideeën worden tijdens de duur van de wedstrijd beloond met geld, waardoor ze verder ontwikkeld kunnen worden en er over vier jaar – hopelijk – een oplossing ligt waar de mensheid echt iets mee kan. “Dit is geen theoretische competitie,” aldus Musk. “We willen dat teams echte systemen bouwen die een meetbare impact hebben en opgeschaald kunnen worden in de orde van gigatonnen. Koste wat het kost.”

Afvangen…
CO2 afvangen en opslaan, is natuurlijk geen nieuw idee. Aan tal van universiteiten wordt er al jaren aan gewerkt. Het heeft geleid tot verschillende methoden die grofweg in twee categorieën onder te verdelen zijn, zo vertelt dr. David Vermaas, werkzaam aan de TU Delft, aan Scientias.nl. “Je hebt de conventionele methode, waarbij adsorptiematerialen worden gebruikt. Dit zijn materialen die CO2 binden. Deze methode is al vrij goed ontwikkeld en wordt ook al op relatief grote schaal ingezet.” Maar het gebruik van adsorptiematerialen heeft een grote beperking. “Het kost veel energie om de afgevangen CO2 er weer uit te halen en eventueel opnieuw te gebruiken.” De materialen moeten namelijk flink verwarmd worden, willen ze de CO2 weer vrijgeven. “En dat is een proces dat je lastig kunt verduurzamen.”

De tweede methode is wat dat laatste betreft wat veelbelovender, omdat deze geen warmte, maar elektriciteit vereist (en dat kunnen we natuurlijk prima duurzaam opwekken). “Bij deze methode wordt CO2 afgevangen middels een elektrochemisch proces. CO2 wordt opgelost in water – dit is een vrij natuurlijk proces; ook de zeeën nemen CO2 op – en kan vervolgens weer uit het water worden gehaald door de pH-waarde van het water te veranderen. Want als je het water zuur maakt, gebeurt er eigenlijk precies hetzelfde als wanneer je een fles mineraalwater met koolzuur openmaakt: er ontsnappen gasbellen.” De CO2 scheidt zich dus van het water en kan vervolgens worden opgeslagen of hergebruikt. “Als je het water daarna weer neutraal maakt, kun je het opnieuw gebruiken om CO2 af te vangen.” Deze methode is wat recenter ontwikkeld en staat nog in de kinderschoenen.

…en hergebruiken..
Je kunt CO2 dus op verschillende manieren afvangen. Maar daarmee ben je er nog niet. Want je moet ook iets met dat afgevangen CO2 doen. Opnieuw zijn er twee opties: opslaan of hergebruiken. “Eigenlijk is CO2 opslaan nu nog niet aan de orde,” aldus Vermaas. Hij benadrukt dat er op dit moment voldoende vraag is naar de nu nog beperkte hoeveelheid afgevangen CO2. De levensmiddelenindustrie kan het goed gebruiken. Hetzelfde geldt bijvoorbeeld voor de tuinders in het westland, die hun planten met CO2 beter kunnen laten groeien. Daarnaast kan de afgevangen CO2 ook omgezet worden in brandstof. “Je kunt er bijvoorbeeld kerosine van maken.” Ook wordt er momenteel gekeken of het mogelijk is om afgevangen CO2 te gebruiken als grondstof voor plastics.

…of opslaan
Maar ooit komt er natuurlijk wel een moment dat de markt voor afgevangen CO2 verzadigd raakt, zo verwacht Vermaas. “En dan moet je CO2 inderdaad op gaan slaan. Ook dat kan op meerdere manieren. “Bijvoorbeeld in gasvorm, maar daar zijn de meeste mensen niet zo enthousiast over. Een andere mogelijkheid is om CO2 op te slaan in calciumcarbonaten. Je hebt dan een vaste stof – een soort kalksteen – die je gewoon in de grond kunt stoppen en een hoge dichtheid heeft, waardoor het ook niet zoveel ruimte in beslag neemt.”

Niet rendabel
Er zijn dus manieren om CO2 af te vangen. En er zijn manieren om CO2 daarna op te slaan of voor andere doeleinden te gebruiken. Maar het resulteert nog niet in een bloeiende tak van sport en dat zal op korte termijn ook niet gebeuren, voorspelt Vermaas. “Het afvangen van CO2 en het omzetten ervan zal de komende tien jaar nog niet rendabel zijn. Op dit moment zijn de bestaande markten voor CO2-gebruik nog klein en er zijn nauwelijks partijen die bereid zijn om voor opslaan van CO2 te betalen.” Zo is het idee om CO2 om te zetten in kerosine prachtig – en daar zijn de laatste tijd ook wel vorderingen mee gemaakt – maar de resulterende brandstof is nog altijd duurder dan die uit de grond wordt gehaald. “Daar kun je gewoon niet tegenop,” merkt Vermaas op.

“In 2050 willen we CO2-neutraal zijn. En dat lukt niet als we CO2 alleen bij de grote bronnen afvangen”

Impuls
Wat de afvang van CO2 nodig heeft, is een flinke impuls. Kapitaal om methoden om CO2 af te vangen of de afgevangen CO2 om te zetten in goede, bruikbare producten, waar bedrijven voor willen betalen, door te ontwikkelen. Ook de XPrize kan helpen, meent Vermaas. De prijs genereert aandacht en resulteert hopelijk in technologische innovaties waar we mee vooruit kunnen. “Uiteindelijk is het ook niet zo dat we één technologie zoeken,” benadrukt Vermaas. “Je wilt eigenlijk voor elke uitstootmethode ook weer andere technologische oplossingen hebben.” Een hoofdpijndossier is daarbij de zogenoemde ‘decentrale CO2-uitstoot’. Waar je de CO2 uitgestoten door grote fabrieken vrij eenvoudig ter plekke uit de lucht kunt halen, is het aanzienlijk lastiger om de CO2 die decentraal – bijvoorbeeld door onze personenauto’s – wordt uitstoten, af te vangen. “Maar liefst 40 procent van de CO2-uitstoot is decentraal.” Daar moeten we dus iets mee. Maar wie gaat dat oppakken? En hoe? “Dat is een grote uitdaging.” Maar wel eentje die we het hoofd moeten zien te bieden. “In 2050 willen we CO2-neutraal zijn. En dat lukt niet als we CO2 alleen bij de grote bronnen afvangen.”

Klimaat
Want uiteindelijk is het ons daar natuurlijk om te doen: ons klimaat. Om klimaatverandering tegen te gaan, moeten we aan de slag met de atmosferische CO2-concentraties. Natuurlijk kun je de uitstoot terugdringen en zo een verdere toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer voorkomen. Maar een echte daling van de CO2-concentratie is alleen mogelijk als we CO2 op grote schaal aan de atmosfeer gaan onttrekken. Nu de gevolgen van klimaatverandering zich steeds meer aan ons opdringen, krijgen ook overheden de afvang en opslag of hergebruik van CO2 in het vizier, zo weet Vermaas. En ook bedrijven lopen er warm voor. “De industrie is enthousiast. Bedrijven zien er echt brood in. Grote oliebedrijven, technologiebedrijven en staalfabrieken: ze realiseren zich dat ze alleen rendabel kunnen blijven als ze hun CO2-voetafdruk verkleinen.”

En zo lijken alle ingrediënten voor een succesvolle uitrol van CO2-afvang voorhanden te zijn. “Maar er moet ook nog wel veel werk verzet worden,” stelt Vermaas. Zowel op het gebied van grootschalige afvang, als op het gebied van opslag en hergebruik. “Zo moet er nog meer onderzoek gedaan worden naar de opslag van CO2 in vaste stoffen, zoals calciumcarbonaat. Maar ook naar de omzetting in vervolgproducten, zoals duurzame kerosine en nieuwe plastics.” Over dat laatste is Vermaas duidelijk het meest enthousiast. “Dat is toch het leukste. Dat je niet alleen het CO2-probleem verkleint, maar tegelijkertijd iets produceert waarmee we onze welvaart op peil kunnen houden en waar we ook nog iets aan kunnen verdienen.”