Technologie als instrument voor negatieve CO₂-emissies

1. Wat zijn negatieve emissies?

“We spreken van negatieve emissies wanneer meer broeikasgas wordt verwijderd dan uitgestoten. Daarbij gaat het alleen om CO₂, want de concentratie van andere broeikasgassen is zo laag dat je die op dit moment niet kunt afvangen”, aldus Andrea Ramírez Ramírez, hoogleraar Low Carbon Systems and Technologies.

2. Waarom zijn negatieve emissies nodig?

Om te voldoen aan de klimaatdoelstellingen, moet de CO₂-concentratie in de atmosfeer terug van 400 parts per million (ppm) nu naar het pre-industriële niveau van 300 ppm. Een herculesopgave. Universitair hoofddocent energietechnologie David Vermaas: “Uitstootvermindering is prioriteit nummer één. 70 tot 80 procent van de reductie moet komen door de transitie van fossiele naar duurzame energiebronnen. Uitstoot vermijden is altijd goedkoper, energiezuiniger en slimmer dan CO₂ verwijderen uit de atmosfeer of zee.”

Maximale reductie van CO₂-emissies kost decennia; ook de grootschalige inzet van CDR zal nog de nodige jaren duren. Vermaas: “Bijna alles kan op den duur worden verduurzaamd. Toch zijn negatieve emissies nodig. Sommige processen, zoals de landbouw, blijven namelijk altijd CO₂ of CO₂-equivalent uitstoten. Daarnaast moeten we compenseren voor de hoge uitstoot van de afgelopen decennia. CDR-technologieën mogen echt uitsluitend voor deze doeleinden dienen.”

3. Welke technologieën bestrijden het CO₂-probleem?

Best wel wat, maar slechts een klein deel leidt tot negatieve emissies:

• Bekendst is het aanplanten van bossen.
   
• Meest in het oog springend – en nu nog in de kinderschoenen – is direct air capture and storage (DACS). Aan de hand van chemische stoffen wordt CO₂ uit de lucht gefilterd en vervolgens opgeslagen.
   
• Direct ocean capture (DOC) filtert de CO₂ niet uit de atmosfeer maar uit zeewater, dat veel hogere concentraties bevat. Helaas: DOC heeft nog een laag technology readiness level (TRL).
   
• Bij bio-energy with carbon capture and storage (BECCS) wordt biomassa – dat CO₂ heeft afgevangen – verbrand om energie op te wekken, waarbij de CO₂ wordt afgevangen en opgeslagen.
   
• Ook biokool is een bekende CDR-technologie: door een houtskoolachtig materiaal in de bodem te stoppen, wordt de koolstof opgeslagen en neemt de kwaliteit van de bodem toe.
   
• Mineralisatie, waarbij CO₂ in gesteente wordt omgezet in vaste mineralen, wordt nu vooral gebruikt voor het opnemen van afgevangen CO₂. Dit natuurlijke proces kan worden versneld door gesteenten te verfijnen.
   
• Carbon capture and utilisation (CCU) maakt van afgevangen of verwijderde CO₂ nuttige materialen, zoals bouwmaterialen. Althans, op papier. CCU-technologieën zijn namelijk nog uiterst pril of kennen de nodige uitdagingen, zoals de beschikbaarheid van betaalbare groene energie of waterstof. Als de CO₂ langere tijd wordt opgeslagen, kan CCU tot negatieve emissies leiden.
   
• Tot slot mag carbon capture and storage (CCS) zonder biomassa niet ontbreken in deze beknopte selectie. CCS zonder biomassa zorgt niet voor negatieve uitstoot, maar kan op korte termijn wel veel emissies voorkomen. In industriële schoorstenen – waar de CO₂-concentratie zeer hoog is – wordt de koolstofdioxide afgevangen en vervolgens opgeslagen in bijvoorbeeld lege olie- en gasvelden.

4. Wat zijn de grootste hobbels voor grootschalige impact?

Hét pijnpunt: de meeste technologieën voor het verwijderen en hergebruiken van CO₂ kennen een laag TRL. Vermaas: “De ontwikkelingen op het gebied van CCS en CDR zijn de laatste jaren snel gegaan. Veel CDR-technologieën, zoals DACS en DOC, zullen over vijf à tien jaar up and running zijn. Maar we hebben ook compleet nieuwe methodes nodig.”

Enkele bedrijven zijn nu in staat om onder aan de streep CO₂ te verwijderen, maar bijvoorbeeld alleen omdat ze in IJsland ‘gratis’ warmte uit de grond krijgen. En dat tegen een hoge prijs: het is zo’n vijftig keer duurder dan bebossen, al wordt de CO₂ – in tegenstelling tot bij bossen – wel voor duizenden jaren opgeslagen. Tot nu toe is er wereldwijd slechts tienduizend ton CO₂ permanent verwijderd, volgens het IPCC moet dat in 2050 jaarlijks vijf tot tien miljard ton zijn.

De enige technologie die nu een significante bijdrage levert, is CCS (dat dus hooguit tot nul uitstoot leidt). Het is kostbaar, maar kan op korte termijn veel impact maken. De potentie ligt vooral bij zware industriële processen die moeilijk zijn te verduurzamen.

Lichtpuntje: zowel overheden als grote bedrijven investeren miljarden in CO₂-projecten en -bedrijven. En initiatieven zoals de Carbon XPrize, dat miljoenen euro’s aan ‘prijzengeld’ toekent aan bedrijven met veel CDR-potentie, zorgen voor een florerend startuplandschap. Om de ontwikkeling en inzet van CO₂-technologieën genoeg te versnellen, is er volgens de twee Delftse onderzoekers veel meer financiering nodig.

Ramírez Ramírez, die één van juryleden van de Carbon XPrize is: “Ook het (internationale) overheidsbeleid schiet tekort. Overheden, kennisinstellingen, maatschappelijke organisaties, uitstotende bedrijven en CO₂-startups moeten intensief gaan samenwerken om onderzoek en ontwikkeling te bevorderen én CDR economisch zowel financieel aantrekkelijk als juridisch haalbaar te maken.”

5. Hoe komt het dat negatieve emissietechnologieën onder vuur liggen?

De zorgen van veel experts en NGO’s over negatieve emissietechnologieën zijn talrijk. Ze stellen dat het afleidt van waar het werkelijk om gaat (minder uitstoten), twijfelen over de opschaalbaarheid van technologieën als DACS en BECCS en zijn bezorgd over CCS-opslagplaatsen die gaan lekken.

Vermaas: “CDR moet op termijn de onvermijdelijke uitstoot en de historische emissies gaan compenseren, maar het is beslist geen ‘silver bullet’ voor het klimaatprobleem. Reductie is en blijft het belangrijkst, dat is altijd beter en goedkoper. De hoofdboodschap: afvangen en verwijderen mag nóóit als alternatief voor reductie worden gezien.”