Als er te veel CO2 in de atmosfeer zit, waarom halen we die er dan niet gewoon uit? Bomen en planten kunnen dat, dus moet het toch ook mogelijk zijn met technologie? Het kan inderdaad met Direct Air Captioning (DAC). Critici menen dat er efficiëntere manieren zijn om het opwarmen van de aarde te beperken tot 1,5°C. Binnen de plannen van de EU is de techniek wel een middel om in 2050 netto nul uitstoot te bereiken.
Het Zwitserse Climeworks houdt op IJsland een installatie draaiende die jaarlijks vierduizend ton CO2 uit de lucht haalt. Beeld: Climeworks
In de zeventiende eeuw ontdekte de Brusselse alchemist en arts Jan Baptista van Helmont als eerste dat een gas dat ontstond bij het verbranden van houtskool identiek was aan het gas dat ontstond bij de vergisting van druiven. Hij noemde het Spiritus sylvestris. Wij kennen datzelfde gas nu als kooldioxide of CO2. Uit bestudering van ijsmonsters blijkt dat de concentratie van CO2 in de atmosfeer in de tijd van Helmont, dus voor het begin van de industriële revolutie, ongeveer 280 deeltjes per miljoen deeltjes was. Momenteel is dat maar liefst 420 deeltjes per miljoen deeltjes, en deze hoge CO2-concentratie is de belangrijkste aanjager van de klimaatopwarming.
Elk jaar komt er nog meer CO2 in de atmosfeer. Dat komt door de emissie van auto’s, vliegtuigen, fabrieken, landbouw, veeteelt, vulkanen, productie van kunstmest en cement en nog een groot aantal andere industriële bronnen. De meeste plannen rondom het vermijden van de verdere opwarming van het klimaat zijn gericht op het terugdringen van deze CO2-emissies. Dat kan bijvoorbeeld door het overschakelen op niet-fossiele brandstoffen, het bezuinigen op het energieverbruik en het verwijderen van CO2 uit de emissies van de industrie.
Het kan ook met Direct Air Captioning (DAC). Sommige deskundigen menen dat de klimaatdoelen - zoals het beperken van de opwarming van de aarde tot 1,5°C - enkel te realiseren vallen door ook CO2 uit de atmosfeer te halen. Bomen en planten halen CO2 uit de lucht omdat ze die nodig hebben voor de fotosynthese. Het aanplanten van nieuwe bossen is dan ook een belangrijke maatregel om een halt toe te roepen aan de opwarming van het klimaat. Er zijn nu echter ook een flink aantal bedrijven die aan DAC doen, technologieën waarmee CO2 rechtstreeks uit de lucht kan worden verwijderd.
Texas
In de dorre graslanden van de Texaanse gemeente Ector verrijst een 26 hectare groot project dat bestaat uit een netwerk van buizen, gebouwen en gigantische ventilatoren. Het heet Stratos en de aanleg ervan kost bijna een miljard dollar, omgerekend 915 miljoen euro. De bouw wordt zeer ruimhartig gesubsidieerd door de Amerikaanse federale overheid. Wanneer het complex in 2025 in gebruik wordt genomen, moeten die ventilatoren de buitenlucht naar binnen zuigen. Vervolgens wordt de CO2 uit die lucht verwijderd. Stratos moet zo jaarlijks 0,5 megaton/500.000 ton CO2 (de jaarlijkse uitstoot van 125.000 auto’s) uit de lucht halen. De gevangen CO2 zal vervolgens permanent worden opgeslagen in ondergrondse gesteenten of verwerkt worden in koolstofarme brandstoffen.
Stratos is tot nu toe verreweg het grootste Direct Air Capture-project in de wereld. De technologie die hier wordt toegepast is ontwikkeld door het Canadese bedrijf Carbon Engineering. De CO2 die de ventilatoren opzuigen, reageert met kaliumhydroxide waarbij koolstofcarbonaat ontstaat. Dit zout wordt via een aantal stappen als korrels uit de oplossing verwijderd. Deze korrels worden verhit waarbij pure CO2 ontstaat. De kaliumhydroxide kan daarna opnieuw worden gebruikt en de lucht, minus de CO2, wordt weer afgestaan aan de atmosfeer. Het is van belang dat Stratos niet-fossiele brandstof gebruikt voor de energie. Is dat niet het geval, dan zal de installatie netto meer CO2 produceren dan het uit de lucht haalt (zie illustratie).
Bij Direct Air Captioning wordt CO2 rechtstreeks uit de atmosfeer gefilterd. Dit gebeurt door CO2 in contact te brengen met een chemische stof waaraan het zich bindt. Deze stof kan vloeibaar of vast zijn. Het gebruikte materiaal wordt verhit zodra het de CO2 heeft ‘gevangen’. Dit maakt dat de CO2 weer loslaat en kan worden opgeslagen.
Eén ding staat als een paal boven water: DAC kost veel energie en is dan ook duur. In de eerste plaats zijn er grote investeringen nodig om zo’n installatie te bouwen. Stratos is begroot op een miljard dollar of 915 miljoen euro. Daarnaast zou het verwijderen van CO2 uit de lucht op deze wijze in eerste instantie 1.000 tot 1.200 dollar (915 tot 1.830 euro) kosten per ton CO2. Dat is erg duur wanneer je het bijvoorbeeld vergelijkt met CCS (carbon capture and storage): bij het afvangen en opslaan van CO2 uit de emissies van industrieën in de schoorstenen - dus vóór de CO2 in de lucht belandt - variëren de kosten van 80 tot 200 dollar (73 tot 183 euro) per ton CO2.
Een groot voordeel van DAC is wel dat je zo’n installatie overal kunt bouwen, dus ook op een locatie waar de grond goedkoop is en het aanbod van goedkopere duurzame energie overvloedig. In Texas is dat zeker het geval. De staat mag bekendstaan als een groot producent van olie en gas, het produceert ook de meeste en goedkoopste wind- en zonne-energie van alle Amerikaanse staten.
De eigenaar van Stratos is het Texaanse bedrijf 1PointFive. Die naam verwijst uiteraard naar het doel dat gesteld is bij internationale klimaatovereenkomsten: het beperken van de opwarming van het klimaat tot 1,5°C. Een aantal bedrijven hebben bij 1PointFive reeds carbon removal credits besteld. Dat zijn bedrijven die geen kans zien om de CO2-emissies van hun eigen bedrijfsvoering te verminderen. Het is voor hen eenvoudiger ergens de aanleg van een bos te financieren of 1PointFive te betalen om voor hen C02 uit de lucht te halen. Zo betaalt Amazon de Texanen een bom geld om gedurende een periode van tien jaar met Stratos 250.000 ton CO2 uit de lucht te halen. Het is onderdeel van Amazons strategie om in 2040 volledig klimaatneutraal te opereren.
Kritiek
Verloopt alles naar plan, dan zal Stratos dus vanaf 2025 als een gigantische stofzuiger de Texaanse lucht opzuigen en daar de CO2 uithalen. Mooi toch? We moeten hier een aantal kritische kanttekeningen bij plaatsen. Stratos mag dan het grootste DAC-project van de wereld zijn, de 0,5 megaton CO2 die het per jaar uit de atmosfeer zal halen is een druppeltje op een gloeiende plaat. Bedenk even dat de wereld in 2022 nog eens 37.000 megaton CO2 in de atmosfeer spuwde. Er zouden zo’n 75.000 Stratos-installaties nodig zijn om die jaarlijkse uitstoot aan CO2 te elimineren. Al die Stratossen bij elkaar zouden dan zo’n beetje alle duurzame energie van de wereld opsouperen.
Het direct afvangen van CO2 uit de lucht is erg duur in vergelijking met het afvangen en opslaan van CO2-emissies vóór deze de lucht ingaan. Zo wil de haven van Rotterdam in 2026 van start gaan met het opslaan van CO2 in uitgeputte gasvelden onder de Noordzee. De CO2 wordt afgevangen uit de schoorstenen van twee raffinaderijen en twee waterstoffabrieken. Met dit Porthosproject, het grootste CCS-project ter wereld, kan jaarlijks 2,5 megaton worden opgeslagen gedurende een periode van vijftien jaar. Het management van Porthos schat dat het afvangen, transporteren en opslaan hier rond de tachtig euro per ton zal bedragen. Bij Stratos zullen de kosten aanvankelijk hoger zijn dan duizend dollar (914 euro) per ton.
’s Werelds grootste DAC-fabriek verrijst in het Texaanse Ector. Vanaf volgend jaar zullen de gigantische ventilatoren de buitenlucht naar binnen zuigen. Beeld: 1PointFive
DAC is veel duurder dan CCS omdat de concentratie aan CO2 in de schoorstenen van industriële complexen wel 250 tot 1.000 keer zo hoog is als de concentratie aan CO2 in de buitenlucht. Er mag dan veel meer CO2 in de atmosfeer zitten dan goed is voor het klimaat, de concentratie is toch niet hoger dan 0,04 procent! Dat betekent dat die energieverslindende ventilatoren van Stratos erg veel lucht moeten aanzuigen om ook maar een relatief kleine hoeveelheid CO2 te pakken te krijgen. Critici vinden daarom dat het geld beter besteed kan worden aan CCS of aan het produceren van meer niet-fossiele energie.
Als het allemaal zo duur is, waarom gaat Stratos dan toch door en waarom wordt het ook nog eens door de Amerikaanse overheid gesubsidieerd? Hier zit een adder onder het gras. 1PointFive is een volle dochter van het grote Texaanse olie- en gasbedrijf Occidental Petroleum. Vicki Hollub, algemeen directeur van Occidental Petroleum, zei onlangs in een speech dat door het toepassen van DAC haar bedrijf nog wel zestig tot tachtig jaar zal kunnen doorgaan met het winnen van fossiele brandstoffen. De hoeveelheden CO2 die deze brandstoffen produceren, kunnen immers worden gecompenseerd door het werk van Stratos en soortgelijke projecten.
Occidental Petroleum en allerlei andere bedrijven die fossiele brandstoffen winnen zien DAC en ook CCS als een reddingsboei om min of meer ongestoord door te kunnen gaan met wat ze al jarenlang het best doen, namelijk het winnen van olie en gas. Vanuit het standpunt van een goede klimaatstrategie lijkt het grootschalig in stand houden van deze activiteiten echter veel op het spannen van een paard achter de wagen.
Alternatieven
Hiermee is niet alles gezegd. Voorstanders van DAC zijn van mening dat het louter voorkomen van nieuwe CO2-emissies onvoldoende zal zijn om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5°C. Het zal ook nodig zijn duizenden megatonnen CO2 die reeds in de atmosfeer aanwezig zijn te verwijderen. Het aanplanten van bossen gaat niet snel genoeg en neemt te veel ruimte in beslag. Vandaar dat DAC, hoe duur ook, noodzakelijk zal zijn. De hoop bestaat bovendien dat het op den duur door opschaling en nieuwe technologieën een stuk goedkoper zal worden. Het Amerikaanse ministerie van energie gelooft dat DAC over een jaar of tien niet meer dan honderd dollar (91 euro) per ton CO2 zal kosten, maar dit lijkt overdreven optimistisch.
Er zijn tientallen bedrijven die technologieën ontwikkelen om het direct afvangen van CO2 uit de lucht efficiënter en goedkoper te maken. Het Zwitserse Climeworks houdt sinds 2021 op IJsland een installatie draaiende die, eveneens met ventilatoren, jaarlijks vierduizend ton CO2 uit de lucht haalt. De gevangen CO2 wordt opgelost in water en ondergronds geïnjecteerd in basaltlagen. Dankzij de samenstelling van de ondergrond mineraliseert de CO2 in een periode van twee jaar volledig tot een carbonaat. De duurzame energie voor het proces wordt geleverd door een geothermische centrale die warmte uit de hete IJslandse bodem haalt.
De gevangen CO2 zal permanent worden opgeslagen in ondergrondse gesteenten of verwerkt worden in koolstofarme brandstoffen
Vierduizend ton is veel geringer dan Stratos, maar Climeworks wil dit jaar eveneens op IJsland een soortgelijke installatie in gebruik nemen die dan jaarlijks in staat zal zijn 36.000 ton CO2 uit de lucht te halen. Het Zwitserse bedrijf hoopt in 2030 wereldwijd meer dan een megaton aan CO2 uit de lucht te halen en ondergronds op te slaan. Microsoft betaalt Climeworks 800 dollar (731 euro) per ton CO2 als compensatie voor de bijdragen die het bedrijf levert aan het opwarmen van de aarde. Bedrijven die zo fors betalen om anderen CO2 te laten opslaan, participeren in de zogenaamde Voluntary Carbon Market (VCM).
Het is niet duidelijk hoeveel CO2 DAC-technologieën nu precies uit de lucht kunnen halen en of deze CO2 dan inderdaad permanent (dat wil zeggen voor vele duizenden jaren) uit de atmosfeer kan blijven. Vandaar dat de Raad van de EU in februari van dit jaar een concreet voorstel op tafel heeft gelegd voor een framework om DAC-technologieën te certificeren. De EU wil in 2050 netto nul uitstoot bereiken. Lukt dit niet louter met het verminderen van CO2-emissies, dan is er in het perspectief van de EU ook de noodzaak om CO2 direct uit te lucht te halen, dat kan dan met DAC-technologie of met bomen.
In zijn meest bekende experiment plantte Jan Baptista van Helmont een wilg van 2,2 kilo in een pot met 90 kilo aarde. Hij gaf de boom niets dan water en concludeerde vijf jaar later dat de wilg 77 kilo woog. Omdat de hoeveelheid aarde nagenoeg gelijk was gebleven, besloot Van Helmont dat de boom dus zo’n 75 kilo aan hout, bast en wortels uit het water had gehaald. Uiteraard kende hij het proces van fotosynthese niet. Is het mogelijk dat de vraag of zijn wilg ‘iets’ uit de lucht haalde, misschien wel Spiritus sylvestris, bij hem is opgekomen? Dat zullen we nooit weten.
