Duurzamer

 

Kooldioxide als waardevolle grondstof

De koers van de regering is duidelijk. Ze wil liever kooldioxide als grondstof gebruiken dan het de grond in te stoppen. Voor grootschalige CO2-uitstoot vermijding is ondergrondse opslag echter nog steeds de goedkoopste optie. Het is dan ook nog te vroeg om keuzes te maken. Gelukkig zijn er mogelijkheden genoeg om grondstoffen te maken van kooldioxide.

David van Baarle

geanimeerde-knop

Vorig jaar verrichte de Sociaal Economische Raad een bijna onmogelijke exercitie. Ze wist de industrie, niet-gouvernementele organisaties (ngo’s), wetenschappers en politici aan één tafel te krijgen om een Klimaatakkoord te smeden. Hoewel het akkoord nog niet is verankerd in wetgeving, gaf minister Eric Wiebes van Economische Zaken en Klimaat wel inzicht in de richting die het kabinet op wil. Gestuurd door een nieuwe subsidie, SDE++, die uitgaat van het aantal bespaarde tonnen CO2-uitstoot.
Als het op CO2-besparing aankomt, heeft CO2 Capture and Storage (CCS) zeer goede kaarten in handen. Het wegvangen van CO2 uit rookgassen, dus na verbranding, en het maken van blauwe waterstof, vóór verbranding, is redelijk eenvoudig. De eerste variant gebruikt meestal een aminewassing om CO2 uit rookgassen te scheiden. Blauwe waterstof is een vorm van grijze waterstof, waarbij via steam methane reforming of autothermal reforming aardgas (CH4) wordt gesplitst in koolstof en waterstof. Het verschil tussen grijze en blauwe waterstof is dat de van het methaan afgescheiden koolstof de grond in verdwijnt.

Porthos
CCS is niet nieuw. Het Noorse olie en gasbedrijf Equinor (voorheen Statoil) injecteert al sinds 1996 kooldioxide in het offshore Sleipner-gasveld. Het veld is zeer geschikt voor CO2-opslag omdat het een diepte heeft van achthonderd meter. De druk op die diepte zorgt ervoor dat CO2 superkritisch blijft. Dankzij deze fasetoestand kan Equinor het koolzuurgas met relatief weinig energie in de poriën van de zandsteenlagen persen.
In Rotterdam lagen de plannen al klaar voor CCS. Het Rotterdam Opslag en Afvang Demonstratieproject (ROAD) was van plan vanaf 2015 jaarlijks 1,1 miljoen ton CO2 van de kolencentrale van energiebedrijf Uniper af te vangen en op te slaan in uitgeproduceerde gasvelden van Taqa. Helaas schoven de partners Uniper en Engie de planning van het project steeds weer op, tot ze twee jaar geleden besloten er mee te stoppen.
De klimaatopgave is echter dermate groot dat Havenbedrijf Rotterdam de regie overnam en het project omdoopte in Porthos, wat staat voor Port of Rotterdam CO2 Transport Hub & Offshore Storage. Samen met EBN en Gasunie verbreedde het havenbedrijf de scope van het project naar de Rotterdamse industrie. Recent haakten ook de havens van Antwerpen, Gent en Terneuzen (Nort Sea Port) aan bij Porthos, wat de kans op een Europese subsidie aanzienlijk zou vergroten. De aanvoerleiding langs de chemische bedrijven, de compressor die het gas vloeibaar maakt en de leiding naar het P18 productieplatform kost zo’n 450 miljoen euro. De investering zou alleen rendabel zijn bij een CO2-prijs van zestig euro per ton. De prijs is nu nog 25 euro per ton, waardoor subsidie een voorwaarde is om aan het project te beginnen.

Petrus Postma (Bloc): ‘Synthesegas uit koolmonoxide en waterstof biedt een waardevolle basis voor chemische producten.’

Begin juli 2019 werd bekend dat het Q13a-A platform van Neptune Energy in Nederland was geselecteerd voor de eerste offshore groene waterstofpilot ter wereld. Deze pilot, die inmiddels de naam PosHYdon heeft gekregen, integreert drie energiesystemen op de Noordzee: offshore wind, offshore gas en waterstof. Bekijk de video met uitleg over deze pilot.

CCU gaat veel verder dan alleen ondergronds opslaan.

Athos
Redelijk recent haakte ook Amsterdam aan op de CCUS-plannen. Net als Rotterdam koos de hoofdstad voor een lid van de drie musketiers: Athos. In het Amsterdam-IJmuiden CO2 Transport Hub & Offshore Storage project werken Gasunie, EBN Port of Amsterdam en Tata Steel samen om in 2030 tot 7,5 megaton CO2 per jaar aan uitstoot te reduceren. De haalbaarheidsstudie viel in ieder geval positief uit. Om het voorstel concreter te maken, werken de partijen nu aan de vervolgstudie.
Opvallend bij zowel Porthos als Athos is dat CO2-opslag niet het enige doel is. De partijen nemen ook Carbon Capture and Utilization (CCU) mee in de plannen. Ook CCU bestaat al een tijdje. Shell Pernis en bio-ethanolfabriek Alco leveren al jaren kooldioxide aan de glastuinbouw in het Westland via de Ocap-leiding. De glastuinbouw gebruikte normaal gesproken zijn warmtekrachtinstallaties voor de productie van kooldioxide, waar de planten sneller van groeien. Nu kunnen ze hun installaties uitlaten, wat veel CO2-uitstoot vermijdt. Daarmee openen de glastuinbouwers bovendien de weg naar de inzet van aardwarmte en industriële restwarmte als verwarmingsbron.

Utilization
CCU gaat veel verder dan alleen ondergronds opslaan. Kooldioxide is immers ook een waardevolle grondstof voor chemicaliën, kunststoffen en bijvoorbeeld de cementindustrie. Petrus Postma van Bloc stelde zich ten doel zoveel mogelijk kooldioxide nuttig aan te wenden. Door zoveel mogelijk bedrijven rondom de Porthos- en Athos-netwerken te positioneren, zou een zogenaamd CO2 Smartgrid moeten ontstaan.
Postma: ‘Eerst onderzochten TNO, Ecofys, nu Navigant de technische en economische haalbaarheid van CCU. Bovendien wilden we ook weten of het nuttig inzetten van kooldioxide daadwerkelijk bijdraagt aan verlaging van de CO2-emissies, ook in de keten. CE Delft bekeek daarna ook nog de maatschappelijke acceptatie van CCU. Onderzoeksbureau Ecorys onderzocht vervolgens welke chemische grondstoffen kansrijk zijn om de afgevangen kooldioxide in te zetten.’

Lees meer: Chemicaliën

Inmiddels is er een groot aantal initiatieven ontstaan voor het vastleggen van CO2 in brandstoffen, chemicaliën, mineralen of kunststoffen. Neem bijvoorbeeld Photanol, dat cyanobacteriën kweekt met behulp van kooldioxide. De blauwalgen groeien zeer goed op kooldioxide en vormen de basis voor een keur aan chemicaliën. Inmiddels experimenteert men met de productie van limoneen, de geurstof in citroen. Maar blauwalg is ook een goede basis voor bioplastics en een blauwe kleurstof.
Cargill-dochter NatureWorks maakt al langer polymelkzuur (polylactic acid, PLA) uit biomassa. Het bedrijf bedacht daarna een manier om bacteriën in te zetten om CO2 om te zetten in suikers. Die suikers kunnen vervolgens weer in PLA worden omgezet, wat de basis is voor polymeren en kunstvezels dat het onder de naam Ingeo verkoopt.
Het Californische Kiverdi heeft het zelfs als missie gemaakt om zoveel mogelijk producten uit CO2 te produceren. Het lijstje met producten varieert van proteïnes voor menselijke consumptie of als visvoer tot kunstmest en kunststoffen.

(c) Photanol

Die lijst met chemische grondstoffen is behoorlijk groot. Inmiddels zijn er meerdere onderzoeken gaande naar de omzetting van kooldioxide in bijvoorbeeld organische zuren en carbamaten. Maar de productie van ethanol, mierenzuur en anorganische carbonaten worden al op demonstratieschaal geproduceerd. Een van de meest gebruikte kunstmestproducten, ureum, is zelfs al commercieel verkrijgbaar. Dat wil zeggen: een variant die afgevangen CO2 als grondstof gebruikt. Dat geldt overigens ook voor de grondstof van aspirine: salicylzuur.
De opbrengsten van die chemicaliën zijn ook interessant in de businesscase rondom CCU. Wat dat aangaat heeft mierenzuur nog de beste kansen met een prijs variërend van de duizend tot zeventienhonderd euro per ton. Maar ook synthesegas, bestaande uit koolmonoxide en waterstof, biedt een waardevolle basis voor chemische producten.

Afvalenergiecentrales
Postma is dan ook met meerdere partijen in gesprek om zich eventueel te vestigen in de havens van Amsterdam, Rotterdam of in ieder geval in de buurt van de CO2-leidingen. Hij heeft inmiddels een behoorlijke lijst verzameld van partijen die het CO2-probleem willen ombuigen in een kans.
Opvallend aan de afvangkant zijn de recente ontwikkelingen rondom afvalenergiecentrales. Zowel HVC in Alkmaar als Twence in Hengelo wassen de rookgassen die vrijkomen bij de verbranding van huishoudelijk afval. Beide bedrijven bouwen een afvanginstallatie op pilotschaal om ervaring op te doen met het afvangen en transporteren van het gas naar de glastuinbouw. Omdat de bedrijven niet over een leiding zoals Ocap beschikken, moeten ze het gas vloeibaar maken. Het koolzuurgas gaat dan via vrachtwagens naar de glastuinbouw. AVR is wat betreft CO2-afvang nog het verst. Het bedrijf opende recent bij zijn afvalenergiecentrale in Duiven een fullscale installatie die jaarlijks zestig kiloton CO2 afvangt. Het is de opmaat naar een vijf keer zo grote installatie in Rotterdam, waar het CO2 wel in gasvorm de leiding in kan.
Hoewel de glastuinbouw een dankbare afnemer is van kooldioxide, zit er wel een beperking aan. Ten eerste gaat een groot deel van de CO2 alsnog de lucht in. Bovendien is CO2-suppletie alleen zinvol tijdens het groeiseizoen, van begin maart tot medio september. AVR gaf dan ook al aan naar alternatieve afnemers te zoeken voor zijn vrij zuivere CO2.

Politiek
Ondanks de lage investering per vermeden ton CO2, ligt met name CCS politiek gevoelig. De milieulobby ziet het ondergronds opslaan van broeikasgassen als tijdelijke oplossing. Men is bang dat de investeringen in CCUS ten koste gaan van daadwerkelijke emissieloze energieopwekking. Minister Wiebes geeft gehoor aan deze geluiden door grenzen te stellen aan subsidies voor CCS. Zo krijgen alleen projecten subsidie waar geen kosteneffectief alternatief voorhanden is. Bovendien stelde Wiebes een plafond in voor subsidiëring van industriële CCS van 7,2 megaton. Na 2035 kan de industrie sowieso geen nieuwe subsidieaanvragen voor CCS indienen. Wat betreft CCU stelt de minister overigens geen plafond in.

Na 2035 kan de industrie geen nieuwe subsidieaanvragen voor CCS indienen.

Lees meer: Mineralisatie

Het Nederlandse initiatief Greensand gooit het over een andere boeg en legt kooldioxide vast in het mineraal olivijn. Het letterlijk groene mineraal reageert bij de verwering met CO2 en water, waarbij bicarbonaat ontstaat. De eindproducten zijn silicaat, bicarbonaat en magnesium. Olivijn neemt maar liefst één maal haar eigen gewicht aan CO2 op.
Of neem de Compensatiesteen van de Ruwbouw Groep. De steen neemt tijdens de fabricage koolstofdioxide op. Samen met het Belgische onderzoeksbedrijf Vito ontwikkelde het bedrijf een bouwsteen die CO2 gebruikt als bindmiddel. Met een restproduct uit de staalindustrie, zand en CO2, ontstaan bij kamertemperatuur en lage druk stenen met een hoge druksterkte. Het bedrijf belooft dan ook al tijdens het productieproces een gegarandeerde opname van 250 kilogram CO2 per kuub en een CO2-footprint van -70 kilo per kubieke meter.
Mineralisatie van CO2 is sowieso een trend binnen de bouwwereld. De betonindustrie is een van de grootste uitstoters van kooldioxide dankzij het energie-intensieve proces dat nodig is om Portland cement te maken. Het Canadese CarbonCure ontwikkelde een technologie om beton te versterken met met CO2. In de Verenigde Staten gebruiken al honderdvijftig bedrijven de technologie om beton te produceren. Onlangs tekende het bedrijf een samenwerkingsverband met Linde Gas om de technologie ook in Europa uit te rollen.
Het Amerikaanse Solidia doet iets vergelijkbaars: het bedrijf gebruikt CO2 in plaats van water om kalkzandsteen te binden. Daarmee zegt het bedrijf zeventig procent van de uitstoot van het broeikasgas te vermijden.

Tot slot kan het Nederlandse Green Minerals diverse op CO2-gebaseerde mineralen leveren voor onder meer de beton- en papierindustrie en als vulmiddel voor polymeren. Ook hier is de grondstof olivijn. Door het mineraal te vermalen en bewerken, is een veel energiezuiniger proces mogelijk dat ook nog eens CO2 vastlegt.

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

Sign up