Gaat CO2-afvang ons redden van de klimaatopwarming?

Een voorbeeld van de afvang van CO2, in een steenkoolinstallatie. Technologieën om CO2 af te vangen spelen een rol in zowat alle uitgestippelde scenario’s naar een nuluitstoot.

CSIRO (CC BY 3.0)

De afvang en opslag van CO2 moeten ons redden van de klimaatopwarming. In bijna elk scenario naar een klimaatneutrale toekomst speelt deze technologie een hoofdrol. Toch staat nog niet vast of het economisch haalbaar is om haar in de toekomst in te zetten op grote schaal. Is ons blind geloof in toekomstige technologie terecht? Of leidt dat ons af van de nood aan een snelle en radicale uitstootreductie?

2 miljard euro. Dat bedrag krijgt een consortium van bedrijven, waaronder Shell en ExxonMobil, van de Nederlandse overheid voor het Porthos-project in de haven van Rotterdam. De bedoeling van dat project is om de CO2-uitstoot van een cluster van bedrijven op te vangen en die CO2 vervolgens te transporteren en op te slaan in lege gasvelden onder de Noordzee.

Ook België blijft niet achter. Eind 2019 kondigde de Antwerpse haven het Antwerp@C-project aan. Samen met 7 chemie- en energiebedrijven, waaronder ook hier ExxonMobil, wil ze gaan onderzoeken hoe CO2 af te vangen, te transporteren en op te slaan, ‘onder de zee of in een watervoerende laag in de ondergrond’. Tegen 2030 moet op die manier de helft van de CO2-uitstoot in de Haven van Antwerpen worden opgevangen.

Klimaatakkoord van Parijs

De technologie heeft een naam: Carbon Capture and Storage, kortweg CCS, voor het opvangen en opslaan van CO2, en Carbon Capture and Utilization, CCU in het jargon, wanneer de CO2 hergebruikt wordt. Beide worden gezien als een van de hoofdwegen naar een ‘koolstofneutrale samenleving’.

Zonder is het Akkoord van Parijs – de klimaatopwarming beteugelen tot twee en liefst anderhalve graad — zelfs niet haalbaar, zo stellen verschillende experts. Waaronder ook wetenschappers van het Noorse Cicero Centre, dat zich geregeld uitspreekt als voorstander van het afvangen van CO2. Dat Noorwegen een van de grootste olie-exporterende landen ter wereld is, en dat het land ook lege gasvelden heeft waar het graag afgevangen CO2 in wil opslaan, is daar natuurlijk niet vreemd aan.

Ook het Vlaams Agentschap Innoveren & Ondernemen (VLAIO) wijst op het belang van afvang en opslag of hergebruik. VLAIO [onderzocht](file:///C:/Users/Simon/Downloads/L4-6-9_Transitiepotentieel%2520Roadmapstudie%2520en%2520Ontwerp%2520transitiekader_final.pdf) hoe de Vlaamse energie-intensieve industrie significant minder kan uitstoten tegen 2050. Ongeveer de helft van die huidige CO2-uitstoot moet tegen dan worden afgevangen, was de conclusie.

De cement-, staal- en chemische industrie blijven CO2 uitstoten, ook als ze volledig op hernieuwbare energie zouden draaien.

Bijvoorbeeld in de cement-, staal-, en chemische industrie zou CO2-afvang cruciaal zijn. Veel van de uitstoot in die industrieën komt niet van de verbranding van fossiele brandstoffen, maar van de industriële processen zelf. Zelfs al zouden ze volledig op hernieuwbare energie draaien, dan nog zouden deze sectoren dus CO2 blijven uitstoten. CO2-afvang aan de vervuilende schoorstenen van deze fabrieken moeten soelaas bieden.

Is de technologie klaar?

Maar een blik in het verleden leert dat CO2-afvang nog geen succesverhaal is. Enkele jaren geleden werden 7 verschillende CCS-proefprojecten die gesubsidieerd werden met Europees geld vroegtijdig afgesloten. Volgens het persbericht van de Europese Rekenkamer ‘werden de ambities voor koolstofafvang niet waargemaakt’.

Volgens Bart Strengers, CCS-expert en onderzoeker bij het Nederlandse Planbureau voor Leefomgeving, kwam dat vooral door financieringsproblemen. ‘Nu is de tijd wél rijp voor grote projecten’, stelt hij. ‘Omdat de klimaatdoelen alleen maar scherper worden gesteld. We hebben de technologie meer dan ooit nodig. En stilaan wordt CCS ook economisch interessant, doordat de CO2-prijs eindelijk sterk is.’

Strengers doelt op het Europese Emissiehandelssysteem (ETS). Dat systeem geeft bedrijven ‘rechten’ om een bepaalde hoeveelheid CO2 uit te stoten. Wie meer wil uitstoten, kan emissierechten kopen; wie minder uitstoot dan het plafond, kan de rechten gaan verkopen. De grootste Europese spelers uit de zware industrie en de elektriciteitssector zijn aangesloten bij het Emissiehandelssysteem, goed voor in totaal zo’n 11.000 installaties.

Maar de totale hoeveelheid emissierechten is beperkt en daalt elk jaar. Daardoor moeten de bedrijven kiezen: ofwel minder uitstoten, ofwel steeds duurdere emissierechten van andere bedrijven aankopen. De prijs van emissierechten is de laatste tijd sterk gestegen. Waar bedrijven in september 2020 nog ongeveer 30 euro betaalden om een ton CO2 uit te stoten, is dat vandaag ongeveer 50 euro.

Het wordt daardoor steeds interessanter voor bedrijven om aan CO2-afvang te gaan doen. Want voor CO2 die afgevangen en opgeslagen wordt, moeten ze geen emissierecht gebruiken.

‘Bepaalde emissiestromen van CO2 kan je nu al voor 20 euro per ton aftappen, bij de waterstofproductie uit methanol en ammoniak, bijvoorbeeld. Dat is goedkoper dan de prijs van een emissierecht’, vertelt Metin Bulut, business development manager bij het Vlaams Instituut voor Technologie (VITO). ‘Maar meestal bevatten de emissiestromen iets minder CO2. Bij verbrandingsprocessen in de industrie kost CO2 aftappen bijvoorbeeld meer geld: 70 tot 80 euro per ton. Dat is duurder dan de prijs van emissierechten, waardoor economische steun hier nog nodig is.’

Of CO2 afvangen in een productieproces wenselijk is, hangt dus nauw samen met het prijskaartje ervan. ‘Hoe lager de CO2-concentratie in de emissiestroom, hoe hoger de energiekost van het afvangen’, zegt Bert Strengers. ‘En die kan sterk oplopen.’

‘Als de prijs van emissierechten nog verder stijgt, naar 80 euro per ton CO2, dan is CCS rendabel’, voorspelt Strengers. ‘Ook is het een kwestie van regulering en opschaling, zodat het schaaleffect kan spelen.’ Volgens de onderzoeker van het Nederlandse Planbureau voor Leefomgeving is er alvast geen technologisch probleem. ‘De technologie bestaat en het is geen rocket science. Ook is er genoeg opslagruimte.’

Van CO2 naar brandstof?

Bulut doet met het VITO vooral onderzoek naar technieken waarbij de afgevangen CO2 hergebruikt wordt, CCU dus. In plaats van die CO2 ondergronds op te slaan, wordt ze omgevormd tot molecules die opnieuw ingezet kunnen worden als grondstof.

‘CO2 kan bijvoorbeeld naar methanol worden omgezet, dat als brandstof voor de scheepvaart kan dienen’, geeft Bulut als voorbeeld. ‘Vandaag varen schepen op heel vervuilende bunkerfuels. De uitstoot daarvan zou volledig verdwijnen als alle schepen op methanol varen.’

Ook voor hergebruik van afgevangen CO2 zijn testprojecten gepland. Tien private en publieke partners, waaronder de Universiteit Gent, willen in de Gentse haven een ‘North CCU Hub’ creëren die onder meer afgevangen CO2 omzet in methanol. Tegen 2024 mikken de initiatiefnemers op een jaarlijkse methanolproductie van 45.000 ton. En in de Antwerpse haven wil Power to Methanol tegen 2023 ieder jaar 8000 ton methanol produceren.

Maar ook hier vormt het prijskaartje van de energie een obstakel. ‘De productiekost van energiedragers uit afgevangen CO2 is groter dan bij de normale brandstofproductie. Vandaag is het nog niet economisch rendabel, maar dat is normaal bij een nieuwe technologie. De prijzen van groene energie zijn in België nog veel te hoog. Die moeten dalen. Dat zou een groot effect hebben op de economische haalbaarheid’, vindt Bulut.

‘Er zijn twee potjes: één met geld en één met elektriciteit. Daar moeten bedrijven strategische keuzes mee maken.’

De VITO-expert benadrukt dat CO2-afvang maar een van de vele strategieën is van bedrijven op de weg naar minder CO2-uitstoot, naast bijvoorbeeld efficiëntieverhoging. ‘Er zijn twee potjes, één met geld en één met elektriciteit. Daarmee moeten strategische keuzes gemaakt worden. De vraag is: wat is de beste manier om de groene energie die morgen wordt geproduceerd zo efficiënt mogelijk te investeren?’

Critici wijzen erop dat het hergebruik en de afvang van CO2 de fossiele industrie een alibi geven om langer door te gaan met fossiele brandstoffen. En net de uitstoot van die fossiele brandstoffen zou elk jaar met 7,6 procent moeten dalen, zo waarschuwde het Milieuprogramma van de Verenigde Naties nog in een recent rapport, willen we de meest desastreuze gevolgen van een ontwricht klimaat temperen en afremmen.

‘Dat is een gevaar en daar moet streng op worden toegezien’, vindt ook Strengers. ‘Maar je hebt carbon capture en carbon utilisation wel nodig in het pakket. Als die technologieën worden opgegeven, heb je een paard minder waar je op kan wedden. Dat kunnen we ons niet veroorloven.’

Een wetenschapper van Pacific Northwest National Laboratory, dat in 2010 onderzoek deed naar de opslag van CO2 in ondergrondse steenformaties.

Courtesy of Pacific Northwest National Laboratory (CC BY-NC-SA 2.0)

Technologieën voor ‘negatieve emissie’

Hoe halen we de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs? Ook wetenschappers en economen zoeken naar antwoorden op deze vraag, aan de hand van ‘geïntegreerde beoordelingsmodellen’, ook wel Integrated Assessments Models. De modellen verbinden economie en klimaat. Ze berekenen bijvoorbeeld wat de invloed van bepaalde technologieën en investeringen zal zijn op de klimaatverandering.

Recent ontwikkelde het Internationaal Energieagentschap (IEA) op basis van zo’n model een route naar een netto-nuluitstoot tegen 2050 voor de energiesector. Het woordje ‘netto’ is hier belangrijk, want het duidt er op dat de uitstoot van broeikasgassen ook na 2050 nog blijft bestaan. Het gaat er dus niet zozeer over het beperken van de uitstoot, maar wel over het compenseren ervan.

Voorstanders van Negatieve Emissietechnologieën (NET’s), zoals de afvang van CO2, argumenteren dat dat geen probleem is. Ze stellen dat die NET’s — in theorie — het teveel aan broeikasgassen kunnen compenseren en uit de atmosfeer trekken.

Critici wijzen er dan weer op dat investeringen in NET’s of andere technologieën geld kunnen wegtrekken van broodnodige investeringen om de uitstoot te beperken. Zoals in groene energie, zo zei bijvoorbeeld geograaf Wim Carton (verbonden aan het Instituut voor Duurzaamheid aan de universiteit van Lund) eerder aan MO*.

De netto-nulroute van het IAE wijst naar twee mogelijke technologieën met ronkende namen: direct air carbon capture and storage (DACCS) en bioenergy with carbon capture and storage (BECCS).

Met die eerste technologie wordt CO2 niet afgevangen uit de schoorsteen van een bedrijf, maar rechtstreeks uit de lucht gezogen en nadien ondergronds opgeslagen. Bij BECCS gaat men biomassa verbranden en de CO2 afvangen die daarbij vrijkomt. Biomassa is bijvoorbeeld hout, suikerbieten of organisch afval, materiaal dat tijdens de levenscyclus CO2 uit de atmosfeer opneemt. Daardoor is het mogelijk om, netto berekend, CO2 aan de atmosfeer te onttrekken.

Geen van beide technologieën wordt vandaag al op grote schaal gebruikt. Of dat in de toekomst zal veranderen, blijft onzeker, zo stelde een studie van drie Milaanse academici eind mei nog.

Toch worden deze twee technologieën opgenomen in alle berekeningsmodellen en spelen ze in zowat alle uitgestippelde scenario’s naar een netto-nuluitstoot een cruciale rol.

Uitstoot beperken

Veel hoop is gericht op de technologische vernieuwingen. Maar verandert er niets aan onze wereldwijde jaarlijkse uitstoot van vandaag  — zo’n 36 miljard ton —, dan rest ons amper, min of meer, 11 jaar. Vanaf dan is de mens ‘blut’ en is ons volledige, collectieve koolstofbudget opgebruikt. Het “beschikbare budget” van de wereldwijde uitstoot moet beperkt blijven tot in totaal nog zo’n 400 miljard ton. Willen we (slechts!) 50 procent kans maken om de klimaatopwarming tot anderhalve graad te beperken.

Nog 11 jaar: vanaf dan is de mens ‘blut’ en is zijn volledige koolstofbudget opgebruikt.

Een onmiddellijke en drastische daling van broeikasgassen is dus nodig, meer nog dan de evenwichtsoefening van een ‘koolstofneutrale’ industrie. Door de COVID-19-pandemie lag de wereldwijde uitstoot in 2020 even lager, maar weinig verschil heeft dat niet gemaakt.

Bovendien wordt in 2021 de tweede grootste emissietoename ooit verwacht — de grootste toename zagen we in 2010. Meer en meer wetenschappers zijn het erover eens dat de cruciale grens van 1,5 graad opwarming overschreden zal worden, waarschijnlijk al in de jaren ‘30 van deze eeuw.

‘Het koolstofbudget is bijna opgebruikt. Het wordt moeilijk er niet overheen te gaan’, zegt klimaatonderzoekster Kiane de Kleijne. Ze schreef mee aan het rapport van het VN-Klimaatpanel uit 2018 over de opwarming van de aarde tot 1,5 graad Celsius. .

Kostprijs en ongewenste bijwerkingen

Kunnen we er wel zeker van zijn dat de BECCS- en DACCS-technologieën ons klimaat gaan redden? ‘Dat is eigenlijk moeilijk te zeggen,’ vindt de Kleijne, ‘want de ontwikkeling ervan is nog volop bezig. Ik denk dat de technologische uitwerking wel moet lukken.’

CO2 afvangen van de uitstoot van de industrie is voorlopig duur, en CO2 meteen uit de lucht zuigen (de DACCS-technologie) is nog onbetaalbaar: ‘Dat kost 100 tot 1000 euro per ton CO2-afvang’, zegt Metin Bulut van het VITO. De Kleijne: ‘Maar er zijn veel verschillende groepen mee bezig, en sommige zeggen dat ze die kostprijs naar beneden kunnen krijgen. Naar 100 of zelfs 50 dollar. Dit is onder voorbehoud, maar de vooruitzichten zijn wel een pak rooskleuriger dan enkele jaren geleden. Wat zeker is: de prijs zal dalen.’

De BECCS-technologie, het afvangen uit biomassa, is een ander verhaal. ‘Daarbij zal de prijs stijgen,’ zegt de Kleijne, ‘doordat land voor biomassaproductie schaarser en dus duurder wordt.’

Bij BECCS vallen nog veel andere vraagtekens te plaatsen, zeggen wetenschappers. ‘De technologie kan ook net nadelig zijn en de beperking van de klimaatverandering tegenwerken’, staat te lezen in een rapport uit 2019 van het Londense Imperial College. De productie van biomassa neemt land in en kan schadelijk zijn voor de biodiversiteit. ‘Als je BECCS op grote schaal wil inzetten, zijn die zorgen terecht’, zegt de Kleijne.

‘We moeten snel minder gaan uitstoten’

In de scenario’s die het VN-Klimaatpanel uittekent in zijn klimaatrapporten, varieerden de negatieve emissies van 100 tot 1000 miljard ton over de 21ste eeuw. ‘Onderzoek toonde aan dat die bovengrens gewoon niet haalbaar was met bebossing en met CO2 afvangen uit biomassa alleen’, zegt de Kleijne. ‘We moeten dus snel minder gaan uitstoten. En we hebben ook een portfolio aan negatieve emissietechnologieën nodig, waaronder CO2 rechtstreeks uit de lucht afvangen.’

Er zijn grenzen aan de helingskrachten van negatieve emissietechnologieën, zegt ook Strengers. ‘Er zijn bepaalde scenario’s die uitgaan van een jaarlijkse CO2-afvang van 15 tot 20 miljard ton, ongeveer de helft van de huidige uitstoot. Dat is een gigantische industrie om op te bouwen. Bij de haalbaarheid daarvan kan je vraagtekens plaatsen.’

De discussie lijkt dus over de gewenste schaal van de afvangtechnologieën te gaan. Hoe groot, hoeveel en hoe snel? En hoe snel gaan we minder CO2 uitstoten? Deze doelstellingen zijn volgens de Kleijne vaak nog te vaag gedefinieerd.

‘Netto-nuldoelstellingen verhullen nu nog vaak hoeveel er in dat netto-nuljaar nog wordt uitgestoten, en hoeveel CO2 er dan uit de lucht wordt getrokken. Dat is problematisch. Want dat kan je niet afleiden uit het woord “netto”. Het moet duidelijker. Bovendien zijn negatieve emissies steeds al vóór het netto-nuljaar nodig. Tegen wanneer moet de technologie klaar zijn? Deze belangrijke vraag gaat ook verloren als je alleen over netto emissies praat.’

Zorgen NET voor uitstelgedrag?

Het idee om CO2 uit de lucht te halen, is niet nieuw. Bij het ontstaan van de eerste IAM-berekeningsmodellen, eind jaren ‘80 al, werd de rol van bossen als mogelijke koolstofreservoirs al meteen in de modellen opgenomen. Nadien werden ook de afvang en opslag van CO2, ook uit biomassa, opgenomen in de modellen. Lang voor deze technologieën volledig ontwikkeld waren.

Volgens critici verlaagt het verre perspectief op nog te ontwikkelen technologieën de nood aan een reëel klimaatbeleid, dat de uitstoot sterk doet dalen. Beleidsmakers gebruikten en gebruiken nog steeds technologische oplossingen als excuus om te kunnen doorgaan met uitstoten.

Wie meer bomen plant, mag meer uitstoten, was begin jaren 2000 het politieke credo, zeker ook in de Verenigde Staten. In realiteit bleef de uitstoot van broeikasgassen maar stijgen, jaar na jaar. Het leidde ertoe dat we vandaag stilaan met de rug tegen de muur staan.

‘Het is belangrijk om het niet enkel te hebben over een abstracte netto-nuluitstoot in een verre toekomst, maar ook over welke uitstootreducties we in de komende vijf en tien jaar doen’, zegt de Kleijne. ‘Dat wordt gelukkig ook steeds meer gedaan.’ Duidelijk is: ‘Hoe lager de globale uitstoot in 2030, en hoe sterker de uitstoot beperkt worden in de komende paar jaar, hoe kleiner de afhankelijkheid zal zijn van technologieën die CO2 moeten verwijderen.’

Welk consumptieniveau willen we?

Het beleid richting koolstofneutrale economie schippert tussen het promoten en ontwikkelen van technologieën en een snelle emissiereductie. De basis om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, is hernieuwbare energie. Elektrische auto’s, warmtepompen, CO2-afvang en waterstofproductie: voor al die technologische oplossingen is elektriciteit nodig. Waar blijven we die halen?

‘Een gedragsaanpassing van de consument zal zeker nodig zijn’, zegt de Kleijne. ‘Kunnen we allemaal niet met een beetje minder? Om de opwarming te beperken tot 1,5 graad Celsius is het nodig om op veel plekken minder energie te gaan verbruiken en de energie-efficiëntie te verhogen.’

‘Een oneindig groeimodel past niet binnen een eindige planeet.’

Dat vindt ook Strengers. ‘Er is een fundamentele discussie nodig over welke economie, welk consumptieniveau we willen. Een oneindig groeimodel past niet binnen een eindige planeet.’

‘Het gaat uiteindelijk over waarden’, vindt de Kleijne. ‘Wat vinden we echt belangrijk?’