Alles over de groene lifestyle

CO2 opslag en hergebruik

CO2 opslag is een techniek waarmee de CO2 die wordt uitgestoten bij de verbanding van fossiele brandstoffen ondergronds wordt opgeslagen. Het idee achter deze techniek, is dat de mensheid nog niet zonder fossiele brandstoffen kán. CO2 opslag staat ons toe de uitstoot drastisch in te perken in de periode dat de onvermijdelijke omslag naar duurzame energie wordt gemaakt. In het afgelopen jaar is de discussie rondom CO2 opslag in volle hevigheid losgebarsten. Dit naar aanleiding van het proefproject dat in de gemeente Barendrecht uitgevoerd gaat worden.

Over CO2

CO2 is een chemische verbinding bestaande uit twee zuurstofatomen (O) en één koolstofatoom (C). Onder normale atmosferische omstandigheden is CO2 een gas, dat vrijkomt bij zowel verbranding als vertering van organische stoffen. Puur gasvormig CO2 heeft een dichtheid van ongeveer 1,98 kg/m2; anderhalf keer hoger dan die van lucht. CO2 wordt gebruikt door planten voor fotosynthese. Fotosynthese is een natuurlijk proces waarbij water en CO2 onder invloed van zonlicht worden samengevoegd tot cellulose en andere organische materialen. Omdat CO2 infrarood licht zeer sterk absorbeert, heeft het de eigenschap warmte vast te houden. Hierdoor wordt het gas ook wel een broeikasgas genoemd. In maart 2009 bestond de aardatmosfeer voor ongeveer 0,038% uit CO2; een hoeveelheid die vanwege de seizoenen licht schommelt. Sinds het begin van het industriële tijdperk heeft menselijke activiteit de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer met ongeveer 35% doen toenemen.

Opslag van CO2

Er zijn verschillende methoden en plaatsen voorgesteld voor de opslag van CO2:

  • Ondergrondse reservoirs: de meest voor de hand liggende, goedkoopste en tevens meest haalbare vorm van CO2-opslag is in ondergrondse geologische reservoirs. Denk hierbij aan lege gasbellen, lege olievelden of onwinbare steenkoolvelden. De CO2 wordt via een buizenstelsel simpelweg de grond in gepompt. De grootste vraagtekens bij deze techniek worden gezet bij het in de toekomst al dan niet ontsnappen van de ingevangen CO2. Omdat CO2 in grotere hoeveelheden (tientallen procenten) giftig is, is het van groot belang een geologisch stabiele formatie te kiezen als opslag. En zelfs al wordt een stabiele formatie gekozen, dan rijst de vraag of er over honderden jaren geen vergeten ‘tikkende tijdbom’ onder de voeten van onze nazaten ligt. Beheer blijft dus belangrijk. Het project in Barendrecht maakt gebruik van ondergrondse opslagruimte.
  • De oceaan: opslag in de oceaan maakt gebruik van het feit dat CO2 onder hogere druk oplost in water. Echter, de effecten van grote hoeveelheden CO2 in het zeewater zijn relatief onbekend. Er zal in ieder geval verzuring optreden, wat in beginsel al zeer onwenselijk is. Oceanische opslag zal vanwege de bij-effecten waarschijnlijk nooit gerealiseerd worden.
  • Mineralen: een veelbelovend idee is dat van opslag in carbonaat (CO3-)-mineralen. Door CO2 en Calcium (of Magnesium) onder neutrale condities met elkaar te laten reageren, ontstaat het mineraal calciet (CaCO3). Dit mineraal vormt in grote massa’s een steensoort die we kalksteen noemen. De carbonaat-verbindingen in dit gesteente zijn laag energetisch en dus zeer stabiel. Het ontsnappen van CO2 terug de atmosfeer in, zal dus niet of nauwelijks voorkomen. Het grote probleem met deze techniek, is dat de aangroei va de mineralen een traag proces is. Er wordt momenteel gewerkt aan een methode om dit proces te versnellen.

Hergebruik van CO2

Om de hoeveelheid opgeslagen CO2 te beperken, kunnen we overwegen de opgeslagen CO2 te gebruiken. Het materiaal wordt tegenwoordig al toegepast voor een aantal doeleinden:

  • In gasvorm als ‘prik’ in frisdranken
  • In gasvorm als vulling voor bepaalde pneumatische apparatuur
  • In gasvorm voor krachtige lasers
  • In vaste vorm als ‘droog ijs’ om een beperkte voorraad goederen bevroren te houden
  • In vloeibare vorm om caffeïne uit koffie te halen
  • In vaste- en gasvorm als brandblusser

Dergelijke toepassingen zijn echter niet toereikend om de enorme hoeveelheden CO2 te verwerken die worden opgeslagen bij de voorgestelde projecten. Om dit te bewerkstelligen, zijn de volgende ideeën voorgesteld:

  • CO2 + H2 -> Methanol
    Door CO2 te combineren met waterstof, kan methanol worden verkregen. Methanol heeft een relatief hoog octaangetal en kan als brandstof dienen voor verbrandingsmotoren. Het bevat minder energie dan de huidige brandstoffen, maar is schoner en veiliger.
  • CO2 -> Koolwaterstoffen
    Brandstof bestaat uit koolwaterstoffen. Er is momenteel een project aan de gang waarbij zonlicht wordt gebruikt om een omgekeerde brandstofcel in gang te zetten. Deze cel zorgt ervoor dat water wordt ontleed in waterstof-ionen en zuurstofgas. De waterstofionen worden via een membraan in contact gebracht met CO2, waarmee ze reageren tot koolwaterstoffen.
  • CO2 -> CO -> Koolwaterstoffen
    Als CO2 wordt opgewarmd tot 2400⪚C, ontleedt het zich in koolstofmonoxide (CO) en zuurstof. De koolstofmonoxide kan vervolgens via het zogenaamde Fischer Tropsch-proces worden omgezet tot bruikbare brandstoffen. De vereiste energie om de CO2 op te warmen, kan verkregen worden door zonlicht te concentreren.