Om de klimaatdoelen te halen, kunnen we nauwelijks meer om CO2-afvang heen. Zowel de afvang van CO2 als de conversie naar een andere stof kost echter veel energie. De processen combineren werkt dan besparend.

Een van de wapens in de strijd tegen de opwarming van het klimaat is de afvang van CO2 uit de atmosfeer. Zelfs als we er in slagen de uitstoot flink te reduceren, kunnen we de doelstelling om onder de 1,5 graden opwarming te blijven alleen halen als we ook CO2 uit de lucht halen. Daarna kan het gas worden opgeslagen of omgezet in brandstoffen of andere chemicaliën. Zowel de afvang als de omzetting van CO2 kost echter veel energie.

Als we de twee processen koppelen wordt het geheel een stuk energiezuiniger, schrijft een groep ingenieurs van het California Institute of Technology (Caltech) in de Verenigde Staten en de TU Delft nu in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Catalysis. Dat kan op verschillende manieren, waarbij de energiewinst op verschillende onderdelen van het proces wordt geboekt: er kan bezuinigd worden op het transport van de CO2 van de afvanglokatie naar de omzettingsfabriek, of op het afvangen en weer vrijmaken van de CO2 uit de afvangvloeistof.

Door de CO2 in één keer om te zetten in de chemicaliën die je er uiteindelijk van wil maken, valt op het gehele proces pakweg dertig procent te besparen, schat David Vermaas, specialist Elektrochemische Systemen aan de TU Delft, die aan het onderzoek meewerkte, op verzoek van De Ingenieur. ‘Maar in het artikel hebben we dat niet exact berekend.’

 

Hoe werkt het?

Traditioneel gebeurt het afvangen van CO2 door het te laten binden aan een absorptiemiddel, bijvoorbeeld aan aminen of andere chemische complexen, en het vervolgens weer los te maken bij een hoge temperatuur of elektrische potentiaal. Daarna kan de vrijgekomen CO2 worden omgezet door een reactie met water, bij een elektrode waar een stroom doorheen loopt.

In plaats van die twee losse processen stellen de ingenieurs voor om het complex van CO2 en het absorptiemiddel meteen in contact te brengen met de elektrode die CO2 kan omzetten, waardoor de CO2 niet eerst hoeft te worden vrijgemaakt.

Wel is er nog veel onderzoek nodig, zegt Vermaas. ‘We weten nog niet goed welke katalysatoren we moeten gebruiken voor een directe conversie van het CO2-complex, dus in de praktijk is de reactiesnelheid nogal laag. Veel lager ook dan we verwachtten op basis van de CO2-concentratie. Het combineren van afvang en omzetting staat nog in de kinderschoenen, en motiveert mij extra om dit te onderzoeken.’

 

Is het nog nodig?

Maar is het nog wel nodig CO2 af te vangen, als we naar een CO2-neutrale energievoorziening gaan? Vermaas, in een persbericht van de TU Delft: ‘We houden voorlopig nog wel processen die koolwaterstoffen nodig hebben. Voor langeafstandsvervoer bijvoorbeeld, of voor materialen als cement en plastic. Hoewel de wereld in 2050 CO2-neutraal wil zijn, zullen we ook dan nog tien tot vijftien procent van onze energie uit traditionele brandstoffen halen.’ 

 

Ander onderzoek

Ook op andere plekken proberen onderzoekers de meest efficiënte manier te bedenken om CO2 uit de lucht te halen. Zo mochten 23 studententeams afgelopen week vijf miljoen dollar verdelen uit een fonds van Elon Musk, nadat ze een wedstrijd hadden gewonnen voor het beste CO2-verwijderingsplan. De ideeën varieerden van zeewierteelt bij verlaten olieplatforms tot het combineren van afgevangen CO2 met mijnafval, om het vervolgens als kalkgesteente te bergen. 

 

Puntbronnen  

Om genoeg CO2 af te vangen, zal het niet voldoende zijn te concentreren op puntbronnen – zoals bijvoorbeeld fabrieksschoorstenen – maar zal ook opname van CO2 die meer diffuus verdeeld in de lucht of het oceaanwater zit nodig zijn. Het beste kan je dat doen door de CO2 uit het oceaanwater halen, schreef het team van Vermaas eerder dit jaar. Vermaas: ‘Daarin zit wel vijfhonderd keer meer CO2 dan in lucht.’ Meer hierover lees je in ons achtergrondstuk in De Ingenieur van afgelopen zomer.

 

Openingsfoto: TU Delft