CO2 uit de lucht halen helpt tegen klimaatopwarming, maar kost veel energie. Het bedrijf Carbyon uit Eindhoven kan het nu voor minder dan 2500 kilowattuur per ton CO2.

 

Hoewel vertegenwoordigers van bijna tweehonderd landen zich deze week op de VN-klimaattop in Dubai buigen over het terugdringen van de uitstoot van CO2, lijkt vrijwel niemand meer te geloven dat we hiermee de temperatuurstijging beperkt kunnen houden tot 1,5 graden Celsius.

Naast het verminderen van de uitstoot zal het afvangen en opslaan van CO2 nodig zijn om het klimaat beheersbaar te houden. Nog beter zou het zijn als we ook de koolstofdioxide die al in de lucht zit er weer uit kunnen halen.

Voor dat laatste bestaan al technieken, maar die zijn traag en duur. Tot nu toe tenminste – want het Nederlandse bedrijf Carbyon uit Eindhoven zegt nu een doorbraak te hebben bereikt met een nieuwe methode voor direct air capture of DAC, zoals het uit de lucht halen van CO2 wordt genoemd.

 

Membranen

Omdat de concentratie CO2 in de lucht relatief gezien laag is – op dit moment schommelt het rond de 421 deeltjes CO2 per miljoen luchtdeeltjes – is het lastig het broeikasgas weg te filteren. Hiervoor worden membranen gebruikt, waar de lucht doorheem geperst moet worden. Dat kost energie.

Carbyon is er nu als eerste in geslaagd de benodigde energie onder de 2500 kilowattuur per afgevangen ton CO2 te brengen, en daarmee de kosten voor de afvang onder de 100 dollar per ton CO2, schrijft het bedrijf in een persbericht. De ‘truc’ van het bedrijf is dat zij een membraan gebruiken dat veel dunner is dan gebruikelijk.

 

XPRIZE

Het laagje materiaal waar CO2 zich aan bindt zit op dit extreem poreuze membraan, dat bestaat uit geactiveerde koolstofvezels. Elke vierkante meter hiervan heeft een werkzaam oppervlak van 300.000 vierkante meter. Hierdoor kan het membraan extreem veel CO2 aan zich binden.

Vorig jaar behoorde Carbyon met deze vinding bij de 15 winnaars van de XPRIZE die was uitgeloofd door Elon Musk voor praktische manier om CO2 uit de lucht te halen.

 

EĂ©n atoomlaag

Het grote verschil tussen de methode van Carbyon en die van de concurrentie, is dat het actieve laagje dat CO2 bindt extreem dun is: één atoomlaag maar. Daardoor werkt het in minuten, terwijl de technieken van andere bedrijven vaak uren nodig hebben om de CO2 te binden.

Voor het aanbrengen van dat ultradunne laagje gebruikt het bedrijf atomic layer deposition (ALD), een techniek uit de halfgeleiderindustrie.

 

Snel afwisselen

Om het CO2 na het afvangen uit het membraan te verwijderen, zodat het ofwel opgeslagen ofwel voor andere doeleinden gebruikt kan worden, moet dat membraan worden verhit. Ook dit kost energie, en ook hiervoor geldt dat dat minder energie is naarmate het laagje dunner is. Carbyon zet het onder stroom, andere bedrijven gebruiken hete stoom.

Omdat het afvangen en weer vrijmaken van de CO2 bovendien sneller gaan dan gebruikelijk, kan Carbyon deze processen snel afwisselen en heeft het geen heel grote installaties nodig.

Wel hadden de technici van Carbyon in eerste instantie last van ongewenste waterabsorptie. Toen dat probleem was opgelost daalde de benodigde hoeveelheid energie.

 

Puntbronnen verdwijnen

2500 kilowattuur (ofwel 9 gigajoule) per ton is voor dit moment een mooie score, zegt Wiebren de Jong, hoogleraar grootschalige energieopslag aan de TU Delft, die zelf niet bij Carbyon betrokken is. ‘Het thermodynamisch minimum, dus de waarde die theoretisch gehaald zou kunnen worden, ligt op 0,5 gigajoule per ton. Maar dat is in de praktijk onhaalbaar.'

Goed nieuws dus – maar is het niet efficiĂ«nter CO2 af te vangen ‘bij de schoorsteen’, dus bij de fabrieken en bedrijven die het broeikasgas uitstoten? ‘Ja, want door de hogere concentratie CO2 heb je dan veel minder energie nodig’, antwoordt De Jong. ‘Het bespaart rond de 65 procent. Maar op de langere duur zal het aantal van deze puntbronnen afnemen, en zal direct air capture dus belangrijker worden.’

 

Openingsbeeld: Depositphotos