Thema: We love CO2

 

We love CO2

Het gat in de ozonlaag wordt steeds kleiner en over zure regen hebben we al een tijd niks meer gehoord. Blijkbaar slagen we erin om grote milieuproblemen met innovaties op te lossen. Maar gaat dat ook lukken met CO2? Misschien moeten we het minder als een probleem zien, maar als oplossing: CO2 als grondstof.

Wim Raaijen

CO2 als bouwsteen? Eigenlijk is het iets van alledag. Bomen en gewassen doen namelijk niets anders. Via fotosynthese worden CO2 en water omgezet in biomassa. Energie komt van zonlicht.
Industrie en tuinbouw maken al een tijdje handig gebruik van dat principe. CO2 uit de industrie wordt bijvoorbeeld al jaren gebruikt voor bemesting van gewassen in kassen.
Zo leveren de raffinaderij van Shell in Pernis en Alco Energy, een bio-ethanolfabriek, hun CO2 aan circa zeshonderd glastuinbouwbedrijven. Momenteel verpompt een voormalige oliepijpleiding tussen Amsterdam en Rotterdam zo’n 400.000 ton zuivere CO2 van de Botlek richting de glastuinders in het Westland en het Oostland rond Pijnacker. Ook staat vergelijkbare samenwerking in de steigers van afvalenergiebedrijf AEB Amsterdam en de glastuinbouw in Noord-Holland.
Er zijn zelfs plannen om een volledig CO2-netwerk aan te leggen in West-Nederland. De vraag van bedrijven naar CO2 is nog veel groter dan nu wordt geleverd. De projectontwikkelaars van BLOC willen straks veel meer partijen aansluiten op ’s werelds eerste CO2 smart-grid. Niet alleen tuinders, maar ook bijvoorbeeld industriële bedrijven die CO2 als grondstof gaan inzetten.

Thermisch
Het kan allemaal nog veel directer. Verschillende chemici zien snellere, synthetische routes om CO2 om te zetten in bruikbare chemische bouwstenen en brandstoffen. Professor Bert Weckhuysen stelde al een paar jaar geleden dat er een tijd dat CO2 en water de directe grondstoffen vormen voor de chemische industrie. Ook de grondlegger van cradle-to-cradle, Michael Braungart stelt dat industriële clusters in de toekomst netto-gebruikers van CO2 kunnen worden. Braungart: ‘Ze kunnen CO2 uit de atmosfeer halen en er hele goede dingen mee doen. Ook moeten chemiebedrijven af van het concept afval. Denk alleen maar in nutriënten. Ook CO2 is gewoon voeding. In Dubai zijn we momenteel bij een project betrokken waar we methaan of methanol maken uit CO2 en water. Gewoonweg door ze samen tot de gewenste temperatuur op te warmen. Een eenvoudig thermisch proces dus.’

Braungart: ‘Denk alleen maar in nutriënten. Ook CO2 is gewoon voeding.’

Verschillende bedrijven, waaronder Avantium en AkzoNobel, zijn zeer geïnteresseerd CCU. Volgens CTO van Avantium, Gert-Jan Gruter, kan met name elektrochemie CO2 in een heel ander daglicht zetten. ‘CO2 is het putje van de chemie. Het kost heel veel energie om van kooldioxide bijvoorbeeld methanol te maken.’ In het verleden nauwelijks interessant, want je gaat niet fossiele brandstoffen gebruiken om er vervolgens weer koolwaterstoffen van te maken.

Demonstratieplant
Het lijkt allemaal nog toekomstmuziek, maar schijn bedriegt. Er zijn bijvoorbeeld al verschillende initiatieven om CO2 direct om te zetten in chemische brandstoffen. Zo maakt het IJslandse bedrijf CRI (Carbon Recycling International) al sinds 2012 methanol uit CO2 en waterstof. CO2 is afkomstig van geothermische centrales. Waterstof wordt gegenereerd door elektrolyse van water met hernieuwbare elektriciteit. Na compressie van de gassen heeft de katalytische omzetting plaats naar methanol. De hernieuwbare methanol wordt momenteel verkocht onder de naam Vulcanol. Deze kan gebruikt worden als brandstof of als chemische bouwsteen.
Ook in Nederland en Vlaanderen zijn er inmiddels initiatieven op het gebied van synthetische brandstoffen met CO2 als grondstof. BioMCN maakt in Delfzijl extra methanol met een reststroom waterstof en zuivere CO2 uit een biovergister. Ook autobedrijven melden zich ten CO2-tonele en met name Audi. Het Duitse autobedrijf maakte vorig jaar bekend dat het een tweede proefinstallatie in Zwitserland gaat bouwen voor de productie van e-diesel. De geplande fabriek krijgt een capaciteit van zo’n 400.000 liter per jaar. De geplande fabriek produceert straks e-diesel door elektriciteit uit waterkracht om te zetten naar een synthetische brandstof. De eerste schop ging begin 2018 de grond in. Naar verwachting kan de productie van e-diesel later dit jaar al beginnen.

CO2-belasting
Nadeel van synthetische brandstoffen is wel dat de CO2 relatief kort wordt gebonden. Zodra de brandstoffen weer in energie worden omgezet, vliegt de CO2 weer regelrecht de atmosfeer in. Bij gebruik in de transportsector is er zelfs sprake van downcycling. De geconcentreerde emissies van puntbronnen worden uiteindelijk verspreid en verdund na verbranding van de brandstoffen.

Voor bouwmaterialen is mineralisatie van CO2 een interessante optie.

Pas als we er in slagen om CO2 uit de atmosfeer te oogsten om er weer brandstof van te maken wordt deze cirkel echt gesloten. Ook op dit vlak wordt onderzoek gedaan. Tot voor kort leek dat verre toekomstmuziek, maar de vorderingen gaan snel. Onlangs publiceerde het Canadese bedrijf Carbon Engineering een studie in het wetenschappelijke tijdschrift Joule waarin het bedrijf claimt dat zijn techniek inmiddels zes keer goedkoper is dan alternatieven. De brandstof die hieruit voortkomt, kan op zichzelf worden gemengd of gebruikt als benzine, diesel of vliegtuigbrandstof. Wanneer die wordt verbrand, stoot het dezelfde hoeveelheid CO2 uit die het heeft gebruikt om het te maken, dus het is effectief CO2-neutraal. Wel kost het nog altijd meer dan een vat olie, waarmee het vooralsnog alleen aantrekkelijk is op plekken waar een CO2-belasting geldt, waaronder Canada.

Saudi-Arabië
Een langdurige binding van CO2 lijkt echter beter geborgd in materialen. De chemische industrie is daarom ook hard op zoek naar mogelijkheden om CO2 als bouwsteen in te zetten. Zo maakt chemiebedrijf Covestro in het Duitse Dormagen sinds een jaar polyurethaan uit CO2. Het schuim bevat tot twintig procent CO2, dat chemisch wordt gebonden. Het is specifiek ontworpen voor gebruik in matrassen en gestoffeerde meubels.
De grootste installatie ter wereld die CO2 omzet in chemische bouwstenen staat in Saudi-Arabië. Op het grote petrochemische complex van chemieconcern Sabic in Jubail heeft het Duitse Linde een paar jaar een installatie gebouwd die afgevangen CO2 levert aan drie fabrieken voor productie van methanol en ureum.
Ook vanuit de bouwsector is er interesse in CO2 als grondstof. Zo ontwikkelde het Harderwijkse bedrijf Ruwbouw het zogenoemde compensatiesteen. Dat is een nieuw materiaal dat CO2 als grondstof gebruikt. Tijdens het productieproces neemt het bouwmateriaal een grote hoeveelheid CO2 op. Voor een gemiddelde woning is dit ongeveer 5000 kilogram CO2. De CO2 wordt gebonden met een bindmiddel waardoor een nieuw, hard steenachtig bouwmateriaal ontstaat.
Voor bouwmaterialen is mineralisatie van CO2 een interessante optie. Dat is een toepassing die nog redelijk onbekend is. Hierbij wordt met name ingezet op het oeroude mineraal olivijn: een stollingsgesteente dat op veel plekken in de wereld vindbaar is.
Tijdens het verweringsproces van olivijn wordt CO2 uit de lucht gehaald en omgezet in kalk. Door dit proces te versnellen, kan het voor grondstoffen zorgen. De kalk kan onder meer worden gebruikt als vulmateriaal in beton, maar ook in papier en kunststoffen.

Afval

Ook overheden zien steeds meer mogelijkheden voor het hergebruik van CO2. In een recente studie roept de Vlaamse overheid op tot actie. Te meer omdat verschillende projecten niet ver van enige schaalgrootte en vercommercialisering af staan. Aandacht is nodig omdat in het politieke debat in Nederland en Vlaanderen veel aandacht uitgaat naar grootschalige ondergrondse opslag van kooldioxide (CCS), terwijl er op het vlak van carbon capture and usage (CCU) momenteel veel veelal kleinschalige investeringen worden gedaan. Of zoals de opstellers van het rapport het verwoorden: ‘Onbekend is onbemind, speelt op vlak van CCU nog wel een belangrijke rol, onder andere omdat een volledig en duidelijk beeld van indirecte emissies gekaderd in een life cycle analysis voor de meeste CCU-technologieën momenteel ontbreekt.’
Het zou volgens het rapport jammer zijn als de kansen van CO2 als grondstof daardoor onbenut blijven. ‘CCU draagt bij aan de evolutie naar een circulaire economie voor koolstofgebaseerde materialen.’ Misschien leesvoer voor de Nederlandse minister van Economie en Klimaat. In het regeerakkoord wordt stevig ingezet op ondergrondse opslag van CO2, terwijl er dan niets meer mee gebeurt. Dan blijft CO2 helaas afval.

Video
Share

Your name

Your e-mail

Name receiver

E-mail address receiver

Your message

Send

Share

E-mail

Facebook

Twitter

Google+

LinkedIn

Sign up

Your name

Your e-mail

Sign up