CO2-opslag: tijd voor de transitie naar een CO2-neutrale samenleving

  • Algemeen
CO2-opslag: tijd voor de transitie naar een CO2-neutrale samenleving

In onze vorige blog over de KLM-vlucht op waterstof hebben we het al gehad over de CO2-opslag bij de productie van blauwe waterstof. Ook bij Follow the Money, een journalistiek waarheidsvindingplatform dat de waarheid blootlegt door geldstromen te volgen, werd er recent een stuk over geschreven. CO2-opslag is iets dat de komende decennia wellicht heel belangrijk zal worden voor het behalen van de klimaatdoelstellingen, maar er blijken nog veel misverstanden over te bestaan.

Werking van CO2-opslag

Bij CO2-opslag of CCS (carbon capture and storage) gaat het om het ondergronds opslaan van vrijgekomen CO2 in plaats van het in de atmosfeer te laten terechtkomen. Het is een manier om fossiele brandstoffen klimaatneutraal te kunnen blijven gebruiken. De vrijgekomen CO2 wordt dan opgevangen, getransporteerd en onder de grond opgeslagen. Eigenlijk veeg je zo de CO2-problematiek onder het tapijt, waar je er niks meer van merkt.
1

Stap 1: afvangen van CO2

Het afvangen van de CO2 kan voor of na de verbranding gebeuren. Bij CO2-afvang voor de verbranding (pre-combustion) wordt de fossiele brandstof in een syngas omgezet en gebruikt men een water-gas-shift-reactie om het CO om te zetten in CO2 en H2. Het resultaat is een gas met zuiver waterstof dat bij verbranding geen CO2 meer oplevert, terwijl de CO2 wordt afgevangen. Bij afvang na de verbranding (post-combustion) gebruikt men een zogenaamde gaswasser om de CO2 uit de gassen te halen. Ten slotte is er ook nog een derde afvangtechnologie mogelijk waarbij de verbranding met oxyfuel plaatsvindt. De rookgassen blijven dan vrij van stikstofverbindingen en de CO2 is makkelijker af te vangen. Hierbij is het gebruik van pure zuurstof wel noodzakelijk. Deze optie is vooral interessant bij de productie van gas. Geheel efficiënt zijn deze technieken niet en ze kunnen niet alle CO2 afvangen. Vaak gaat het om zo'n 85 tot 95% van de CO2. Daarbovenop kost het hele procedé ook extra energie die tot 40% kan oplopen. Om CO2 op te kunnen slaan, wekken we dus eerst meer CO2 op die we ook opnieuw moeten opslaan.
Stap 1: afvangen van CO2
2

Stap 2: transporteren van CO2

Daarna wordt de afgevangen CO2 via transportleidingen weggebracht. Het gaat om buisleidingen met een verhoogd risico. Deze leidingen moeten in bestemmingsplannen worden opgenomen en natuurlijk vinden er eerst risicoanalyses plaats. Dit transport gebeurt bij voorkeur ondergronds of onderzees om het risico op sabotage te beperken. Het voordeel is dat mits een aantal aanpassingen bestaande leidingen kunnen worden gebruikt. Technisch gezien is het ook mogelijk om CO2 in vloeibare vorm te vervoeren via schepen, per spoor of via tankwagens. In de praktijk is dit door de massale CO2-uitstoot niet werkbaar of economisch verantwoord.
Stap 2: transporteren van CO2
3

Stap 3: opslaan van CO2

Deze transportleidingen brengen de afgevangen CO2 naar hun opslagplaats. Het gaat dan vooral om voormalige olie- en gasreservoirs die al bewezen hebben dat ze gassen langdurig en veilig kunnen opslaan. Ze bevinden zich meestal op een diepte van 800 tot 3.000 meter. Deze diepte zorgt voor voldoende druk zodat de CO2 in superkritische of vloeibare toestand wordt gehouden. De reservoirs bestaan uit gesteenten als kalk, dolomiet en zandsteen. Het injecteren kan op basis van dezelfde methoden die ook nu al worden gebruikt door de olie- en gasindustrie. Eens het reservoir vol is, wordt het volledig gedicht.
Stap 3: opslaan van CO2

CO2-opslag in de praktijk

CO2-opslag wordt al sinds de jaren 70 van de vorige eeuw toegepast. Daarbij werd CO2 geïnjecteerd in gas- en oliereservoirs, zodat men de opbrengst van de velden kon vergroten. Ondertussen zijn we vele decennia verder en worden de technieken op ruimere schaal gebruikt. Bij het gaswinningsplatform Sleipner wordt het bijvoorbeeld ook toegepast: hier slaat Statoil CO2 op die vrijkomt bij de aardgasproductie. Noorwegen is al langer een pionier als het gaat om CO2-opslag.

CO2-opslag in Nederland

Op dit moment heeft de Nederlandse overheid geen plannen voor CO2-opslag op het land, maar kijkt het vooral in de richting van de zee. Daar kan namelijk tot 1.600 megaton worden opgeslagen. Het voorziet vooral in stimuleringsregelingen voor de Nederlandse industrie, onder meer via een uitbreiding van de SDE+ (Stimulering Duurzame Energieproductie). Een voorbeeld van zo’n project is het Porthos-project (Port of Rotterdam CO2 Transport Hub and Offshore Storage). Bij dit project zal de CO2 van de Rotterdamse industrie via een onderzeese pijpleiding naar een platform op 20 km afstand van de kust worden gebracht. Op 3 kilometer onder de Noordzee bevindt er zich een leeg reservoir, een voormalig gasveld, van poreus zandgesteente. Hier zal er ongeveer 2,5 miljoen ton CO2 per jaar worden opgeslagen. Eenmaal het reservoir helemaal vol is, wordt het opnieuw afgesloten.

De keuze voor zee-opslag is niet verwonderlijk. In de praktijk blijken veel mensen argwanend tegenover CO2-opslag te staan. Zo had SNR (Shell Nederland Raffinaderij) tot in november 2010 een project lopen om CO2 naar een leeg aardgasveld in Barendrecht te brengen en het daar te injecteren. Dit moest de productie van blauwe waterstof mogelijk maken. Lokaal was er heel veel protest. De vrees was dat er iets zou fout gaan en dat alle CO2 als een grote bom zou vrijkomen en de inwoners de adem zou ontnemen. Wegens een compleet gebrek aan lokaal draagvlak werd het project uiteindelijk stopgezet. Sindsdien gaat de CO2 gewoon de atmosfeer in en voelt iedereen zich weer heel veilig.

Het klopt wel dat er risico’s aan CO2-opslag verbonden zijn. CO2 werkt zuurstofverdringend en verstikkend, terwijl het een hoge massadichtheid heeft. Hierdoor blijft CO2 dicht tegen het aardoppervlak kleven en werkt het verstikkend. Over de veiligheid van ondergrondse reservoirs stelt men zich weinig vragen, zij hebben hun doeltreffendheid al bewezen. De transportleidingen worden echter wel gevreesd. De Nederlandse overheid benadrukt anderzijds dat er alleen vergunningen worden toegekend wanneer er aan de meest strenge veiligheidseisen is voldaan.

Kritiek door milieuorganisaties

De lokale bewoners staan echter niet alleen in hun kritiek op CO2-opslag. Ook milieuorganisaties als Greenpeace hebben zich al kritisch uitgelaten. Het hekelt dat de overheid met belastinggeld CO2-afvoerleidingen moet aanleggen en dat de burger zo het gebruik van fossiele brandstof door de industrie subsidieert. De organisatie vindt het evenmin verstandig om de verantwoordelijkheid opnieuw bij komende generaties te leggen. Zij zullen er altijd op moeten blijven toezien dat de CO2 mooi en veilig op zijn plek blijft zitten. Daarnaast waarschuwt de organisatie ervoor dat Nederland wel eens de vuilnisbelt van Europa kan worden, zeker nu zowel België als Duitsland al hebben aangegeven hun CO2 bij ons te willen dumpen. Greenpeace vindt dat het geld beter kan gaan naar duurzamere alternatieven, zoals de productie van groene waterstof.

CO2-opslag heeft zowel voor- als nadelen

CO2-opslag heeft hoe dan ook zowel voor- als nadelen. De voordelen zijn duidelijk: het levert een rechtstreekse bijdrage aan de klimaatverandering en het geeft andere technologieën de tijd om tot wasdom te komen. Met andere woorden: het koopt vooral de tijd die we nodig hebben om snel tot een oplossing voor de klimaatproblematiek te komen.

Daar staan echter heel wat nadelen tegenover. Zo zorgt CO2-opslag voor een hoger energieverbruik, brengt het hoge kosten en investeringen met zich mee die niet naar andere groene ontwikkelingen vloeien, is de techniek momenteel nog niet rendabel en zijn er aansprakelijkheidsvraagstukken. Ten slotte zou CO2 ervoor kunnen zorgen dat er verbindingen worden aangegaan met andere gesteenten, waardoor zich nieuwe mineralen vormen. Dit zou kunnen zorgen voor bodemstijgingen in bebouwd gebied.

Ook voor de consument zou CO2-opslag flink duurdere energietarieven betekenen. Alleen al de CO2-afvang zou voor prijsstijgingen van 35 tot 85% zorgen, terwijl de belastingbetaler ook al infrastructurele investeringen moet financieren.

Ten slotte is CO2-opslag altijd een tijdelijke oplossing. Ramingen over de totale beschikbare oppervlakte verschillen sterk en gaan van tientallen jaren tot honderden jaren CO2-uitstoot, afhankelijk van welke opslagzones men economisch en praktisch haalbaar acht.

Alternatieven staan in de kinderschoenen

Tegenstanders van CO2-opslag verwijzen vaak naar alternatieven. Zo is bebossing een goedkopere manier om CO2 op te slaan. Bomen zijn namelijk een natuurlijke vorm van CO2-opslag: gedurende hun leven slaan ze CO2 op die ze weer vrijgeven wanneer wij ze verbranden. Bebossen en stoppen met verbranding is volgens hen veel rendabeler. In de praktijk loopt dit tegen praktische bezwaren aan. De plaatsen op aarde waar er nog ruimte is voor massale bebossing, hebben niet de meest betrouwbare regimes en zijn net ook de plaatsen waar er nu massale ontbossing plaatsvindt.

Daarnaast kan de CO2 ook gebruikt worden in broeikassen – iets wat ook nu al gebeurt, bijvoorbeeld bij glastuinbouwers in Lansingerland – of bij algenkweek. Algen kunnen worden gebruikt als energiebron en gebruiken CO2 als voedsel. Hierdoor ontstaat er een gesloten koolstofkringloop. Daarnaast kan CO2 worden omgezet in CO om er waterstof van te maken of kan het worden omgezet in methanol. Alsook zijn er nog heel wat alternatieve technologieën die volop in ontwikkeling zijn, inclusief het inzetten van gemodificeerde bacteriën die CO2 gebruiken om nuttige grondstoffen te maken. Veel van deze alternatieven zitten nog maar in hun kinderschoenen en aanvullend onderzoek is nodig. Daarom vinden experts CO2-opslag op korte termijn een betere oplossing.

Wellicht geen andere optie

Ondanks de risico’s en de nadelen die er wel degelijk zijn, zijn experts het erover eens dat CO2-opslag een onmisbaar onderdeel zal worden van het klimaatbeleid in deze eeuw. Zij halen aan dat CO2-reductie een oplossing kon zijn geweest, maar dan enkel als we sneller en harder hadden ingegrepen. Anderzijds leidt inzetten op CO2-opslag af van het hoofddoel, CO2-reductie, maar het kan nu niet anders. In plaats van een vermindering van de jaarlijkse CO2-uitstoot sinds 2000 is de uitstoot met maar liefst 40% gestegen. Hierdoor is de kans verkeken om zonder ongewenste ingrepen zoals CO2-opslag de klimaatverandering op korte termijn beheersbaar te houden.

Volgens dezelfde experts is het dan ook vooral de vraag wanneer we aan CO2-opslag zullen doen. Nu en aan de bron? Of eind deze eeuw, wanneer we de CO2 uit de atmosfeer moeten halen? Experts benadrukken alvast dat het geen of-of-verhaal mag worden, of CO2-opslag of CO2-reductie. Ze benadrukken dat we met CO2-opslag louter tijd kopen om verder te gaan met CO2-reductie. Wellicht zullen de komende jaren steeds meer politieke partijen een duidelijke mening omtrent CO2-opslag vormen. Daarbij is het ook opletten geblazen, want de kans is reëel dat sommige partijen CO2-opslag enkel zullen bepleiten om de uitvoering van een duur en effectief klimaatbeleid uit te stellen.

Kan CO2-opslag een alternatief zijn voor CO2-reductie?

Nee, CO2-opslag kan CO2-reductie niet vervangen. CO2-opslag is enkel een tijdelijke ‘oplossing’. Op een bepaald moment zullen ook de opslagmogelijkheden uitgeput zijn. Daarnaast gaan zelfs de meest gunstige prognoses uit van maximaal 45% CO2-opvang van de globale CO2-uitstoot in 2050, op voorwaarde dat we nu flink beginnen te investeren. Dit is niet voldoende om onze klimaatambities te behalen. CO2-opslag en CO2-reductie zullen dan ook naast elkaar moeten worden toegepast.

Zullen de kosten voor CO2-opslag op lange termijn dalen?

Dit blijft onzeker. Enigszins is het mogelijk om de kosten te beperken door efficiëntere technieken te bedenken. Dit zou volgens sommige onderzoeken zelfs in een daling van 20 tot 30% kunnen resulteren. Op lange termijn zullen de kosten voor CO2-transport echter hoog oplopen. Dit komt omdat men steeds nieuwe opslaglocaties zal moeten aanspreken en men allicht start met de eenvoudigste – en dus goedkoopste – te bereiken opslagplaatsen.

Kan CO2 niet gewoon in het oceaanwater worden geïnjecteerd?

In theorie wel. Het klopt dat er een natuurlijke uitwisseling plaatsvindt tussen de atmosfeer en de oceanen. De oceaan is dan ook een zogenaamde tweede koolstofput, naast bossen. Wanneer de atmosferische concentratie CO2 stijgt, neemt ook de CO2-concentratie in de oceanen toe. Het CO2 lost dan op in de bovenste waterlagen en wordt later vermengd met diepere oceaanlagen. Dit is een natuurlijke manier van CO2-opslag, net zoals bosbeheer. Het belang ervan mag niet worden onderschat: oceanen nemen zo’n 7 gigaton CO2 per jaar op.

In theorie zouden we de CO2 ook rechtstreeks in de lage oceaanlagen kunnen injecteren, waarbij er zich vloeibare CO2-meren vormen op de zeebodem. De gevolgen voor het zeeleven – zelfs in de Marianentrog is er leven aangetroffen – zijn echter desastreus. Daarnaast treedt er oceaanverzuring op en zal de oceaan de CO2 op lange termijn ook weer afgeven. Met andere woorden: dergelijke oplossingen zijn niet wenselijk als er betere alternatieven bestaan, zoals bebossing, CO2-reductie en ondergrondse CO2-opslag.

Kan CO2 ook uit de atmosfeer worden gehaald?

Onderzoeken om dit op grote schaal te doen, bijvoorbeeld op basis van gemodificeerde organismen, lopen nog volop. In theorie is het bijvoorbeeld mogelijk op basis van serpentijn, maar men acht het weinig realistisch om dit op grote schaal te doen. Daarom kijkt men steeds vaker in de richting van olivijn.

Een andere en bekende, eenvoudigere manier om dit toe te passen, is door middel van BECCS (Bio-Energy with Carbon Capture Storage). Hierbij worden planten geplant die in staat zijn om snel grote hoeveelheden CO2 op te nemen. Daarna verbrandt men deze planten in een biomassacentrale, waar ze energie opwekken, en vindt er CO2-opsplag plaats. Door dit te herhalen, haalt men CO2 uit de atmosfeer. Dit zou een alternatief kunnen vormen voor grootschalige bebossing, maar het zou ook vele malen duurder zijn. Bovendien blijft er ook dan een groot landoppervlak nodig.

Kan de CO2 niet gewoon worden hergebruikt?

Afgevangen CO2 kan als grondstof worden gebruikt. CO2 kan bijvoorbeeld een grondstof zijn voor de productie van synthetische koolwaterstoffen die als brandstof kan worden gebruikt. Ook andere toepassingen zijn mogelijk. Zo wordt de CO2 van de afvalenergiecentrale in Hengelo gebruikt voor de productie van natriumbicarbonaat (bakpoeder). De CO2-uitstoot is echter zo gigantisch dat CO2-reductie en CO2-opslag noodzakelijk blijven.