Hoe een goede emissie technologie bijdraagt aan minder uitstoot

Het bereiken van Net Zero (Netto nul CO2-uitstoot in elke sector) vereist meer dan alleen het verminderen van de uitstoot. We moeten rekening houden met processen die buitengewoon moeilijk koolstofvrij te maken zijn (zoals het maken van staal of cement). We moeten broeikasgassen daadwerkelijk uit de atmosfeer gaan verwijderen, waardoor we op ‘netto’ nul uitkomen. ‘Negatieve emissie’-technologieën (NET’s) stellen ons in staat om dat te doen. Ze verwijderen broeikasgassen – meestal koolstofdioxide – uit de atmosfeer en zijn nodig om de vervuilendste effecten van klimaatverandering te voorkomen.

Er is enige onenigheid over het exacte niveau van negatieve emissies dat nodig zal zijn maar men is er algemeen over eens dat een emissie-technologie nodig is om de resterende emissies op te ruimen van sectoren die niet volledig koolstofvrij kunnen worden gemaakt.

Diverse berekeningen van wetenschappers zijn het er in het algemeen over eens dat om de opwarming in lijn te houden met het Akkoord van Parijs er tegen 2050 wereldwijd ongeveer 6 gigaton CO2 moet worden afgevangen – het equivalent van zeventien keer de huidige jaarlijkse emissies. De huidige wereldwijde capaciteit om CO2 af te vangen, en voor de lange termijn op te slaan door middel van negatieve-emissieprojecten, wordt echter geschat op ongeveer 0,7% van dit cijfer.

Hieronder is een overzicht van 4 veelbelovende emissie-technologieën die deel kunnen uitmaken van een portfolio van technologieën die nodig zijn om aan Net Zero te voldoen:

Emissie technologieën die via twee methoden koolstofdioxide rechtstreeks uit de lucht opvangen

De eerste emissie technologie is ‘vloeibaar’ en houdt in dat lucht over een chemische oplossing wordt geleid die CO2 absorbeert. De resulterende lucht bevat minder CO2 en wordt teruggevoerd naar de atmosfeer. De vloeistof kan dan permanent worden opgeslagen, bijvoorbeeld in diepe geologische lagen.

De tweede emissie technologie is ‘vaste’ directe luchtafvang, waarbij lucht door een filter wordt geleid dat zich bindt met CO2 uit de lucht. Bij verhitting geeft het filter deze afgevangen CO2 vrij, die vervolgens makkelijker kan worden afgevangen en opgeslagen.

Deze emissie technologieën hebben doorgaans een kleine ruimtelijke en ecologische voetafdruk, doordat ze niet veel water verbruiken. Het is echter energie-intensief en moet worden aangedreven door hernieuwbare energie om de uitstoot onder nul te hebben. Het is momenteel ook erg duur

Er zijn wel diverse ideeën om als energiebron hernieuwbare geothermische energie en restwarmte van een nabijgelegen elektriciteitscentrale te gebruiken. De directe emissie technologie is gemaakt van ‘stapelbare’ eenheden, wat betekent dat de fabriek gemakkelijk kan worden opgeschaald als de kosten dalen of als de concentraties om koolstof af te vangen toenemen. De opgevangen CO2 wordt gemengd met water en ondergronds gepompt. Hier reageert het met basaltrotsen en verandert het uiteindelijk in steen, waarbij koolstof wordt opgesloten.

Een mogelijkheid om de kosten te verlagen is om de afgevangen CO2 te verkopen voor gebruik als brandstof of in andere industriële processen, maar dit leidt niet altijd tot negatieve emissies, aangezien de verdere processen vaak leiden tot eigen emissies.

Emissie technologie die de natuurlijke verwering versnelt

Het doel is om meer CO2 op te nemen. Gesteenten breken af ​​wanneer ze worden blootgesteld aan wind, regen en andere natuurlijke processen, en ze laten geladen deeltjes vrij die reageren met en binden aan CO2 in regenwater en de lucht. In theorie kunnen we dit versnellen en zo dit bindingsproces versnellen en vergroten. Om die reden wordt het ook wel ‘minerale carbonatatie’ genoemd.

Een benadering van verbeterde verwering is daarom om gemalen silicaatmineralen op de bodem te verspreiden. Dit vergroot het oppervlak van het gesteente dat aan de atmosfeer wordt blootgesteld, waardoor de verwering en de binding van CO2 door de rotsen zelf toeneemt.

Geschat wordt dat natuurlijke steenverwering momenteel ongeveer 0,3% van de wereldwijde emissies per jaar absorbeert, hoewel het bewijs beperkt is. Het risico bestaat dat de CO2 die in de bodem wordt gezogen, in de toekomst gemakkelijk weer kan worden vrijgegeven als natuurwensen veranderen.

Er is ook onduidelijkheid in de huidige methoden om te meten en te verifiëren hoeveel koolstof door het proces wordt geabsorbeerd. Net als bij andere geo-engineeringoplossingen voor klimaatverandering, zijn er onbekende milieurisico’s voor de wijdverbreide toepassing van verwering, zoals effecten op de bodemkwaliteit.

Deze problemen veranderen niets aan het feit dat versnelde verwering in theorie een aanzienlijk potentieel vertoont als emissie technologie maar het moet op grotere schaal worden uitgeprobeerd.

De andere vraag is, nogmaals, de kosten. Hoewel verwering relatief goedkoop is, is er momenteel geen duidelijke inkomstenstroom om ervoor te betalen.

Biochar is houtskool die wordt geproduceerd door de ontbinding van biomassa (organische materialen zoals hout, menselijk afval of bijproducten van voedselproductie)

Bij hoge temperaturen in afwezigheid van zuurstof – een proces dat bekend staat als ‘pyrolyse’. Pyrolyse produceert ook nuttige gassen die kunnen worden gebruikt voor energie.

Het proces produceert wat koolstofemissies door verbranding maar de biochar die het produceert ‘vergrendelt’ koolstof in een stabiele vorm. Het as van biochar wordt vervolgens gemengd met de bodem waar het voor lange perioden wordt opgeslagen. Hierdoor wordt de koolstofconcentratie in de atmosfeer effectief verminderd door het naar de bodem over te brengen. Het belangrijkste concurrentievoordeel van Biochar ten opzichte van andere emissie technologieën is dat het kan worden geïntegreerd met bestaande landbouwpraktijken, waardoor het gemakkelijk schaalbaar wordt.

Bio-energie met koolstof, afvang en opslag beschrijft een groep technologieën die energie produceren uit plantaardige materialen (‘biomassa’) en de daarbij vrijkomende CO2 opvangen en opslaan

‘Biomassa’ beschrijft elk organisch materiaal maar bepaalde soorten worden normaal gesproken gebruikt als grondstof voor energieproductie, zoals hout en agrarische bijproducten, stortplaatsafval en brandstoffen die zijn afgeleid van planten zoals bio-ethanol.

Het wordt fundamenteel beschouwd als een emissie technologie omdat biomassa (planten) tijdens de groei CO2 opnemen. Ongeveer 50% van het hout van een boom bestaat bijvoorbeeld uit koolstof die uit de atmosfeer wordt geabsorbeerd.

Een grondstof wordt ofwel verbrand om elektriciteit te produceren, of omgezet in een biobrandstof met behulp van een vergisting- of fermentatieproces om een ​​gasvormige of vloeibare brandstof te produceren (zie ‘pyrolyse’ in de biochar-sectie hierboven). De CO2 die door beide processen wordt geproduceerd, kan worden opgevangen voordat het in de atmosfeer wordt vrijgegeven met behulp van vergelijkbare methoden als directe luchtafvangtechnologieën (‘vloeibare’ of ‘vaste’ koolstofafvangmethoden). De opgevangen CO2 wordt vervolgens opgeslagen in een geologische laag, zoals voormalige gasvelden onder de Noordzee. Er moeten regels komen om ervoor te zorgen dat biomassa de hulpbronnen, met name bossen, niet uitput.

De onzekere toekomst van negatieve emissie technologie

Negatieve emissie technologie, of grootschalig afvangen van kooldioxide, worden steeds meer gezien als de sleutel tot het vertragen of stoppen van de klimaatverandering. Onderzoekers waarschuwen nu dat ze vol onzekerheden zitten en stellen vragen over landgebruik, rechtvaardigheid en macht.

Negatieve emissie technologie omvat verschillende technologieën die koolstofdioxide rechtstreeks uit de atmosfeer kunnen verwijderen om de opwarming van de aarde te verminderen. Enkele voorbeelden van negatieve emissie technologie zijn onder meer het planten van bomen, bio-energie met koolstofafvang en -opslag en directe luchtafvang. Maar er zijn ook andere technieken, zoals oceaanbemesting om de koolstofopname door fytoplankton te verhogen, en verbeterde verwering, waarbij de natuurlijke processen worden versneld waardoor rotsen koolstofdioxide absorberen.

Negatieve emissietechnologieën: kort samengevat

Bomen planten

Een van de meest populaire benaderingen van negatieve emissies. Het planten van bomen kan zowel bebossing omvatten, waarbij bomen worden geplant op plaatsen waar er voorheen geen waren, als herbebossing, wat inhoudt dat eerder ontboste of aangetaste gebieden worden hersteld. Bomen nemen koolstofdioxide op en slaan het op terwijl ze groeien door middel van fotosynthese.

Bio-energie met afvang en opslag van koolstof

Het is een voorgestelde technologie om bio-energie uit biomassa te halen en de koolstof die daarbij vrijkomt af te vangen en op te slaan. Net als bij het planten van bomen wordt koolstofdioxide door fotosynthese uit de atmosfeer verwijderd. De resulterende biomassa wordt vervolgens gebruikt voor energieproductie, bijvoorbeeld door deze te verbranden in een biomassacentrale om elektriciteit op te wekken. De resulterende CO2-uitstoot wordt opgevangen en vervolgens ondergronds opgeslagen.

Directe luchtafvang

Hier wordt de koolstofdioxide rechtstreeks uit de lucht opgevangen in speciaal gebouwde faciliteiten. Omgevingslucht wordt door een filter getrokken dat is bedekt met een chemische stof die de koolstofdioxide absorbeert. Het resultaat is een gezuiverd kooldioxidegas dat in principe ondergronds kan worden begraven. In de praktijk wordt de CO2 in de weinige projecten die momenteel bestaan, gebruikt om meer olie te winnen of voor gebruik in een reeks producten.

Onzekerheden met technologieën voor negatieve koolstofemissie

Deze emissie technologieën gaan gepaard met onzekerheden en problemen op het gebied van rechtvaardigheid, macht en ecosystemen en biodiversiteit. Er zijn ook vragen met betrekking tot de economische levensvatbaarheid en haalbaarheid van de uitvoering van deze grootschalige projecten.

Ten eerste, zullen deze benaderingen op een rechtvaardige manier worden uitgevoerd? Zo zijn boomplantprojecten vaak in verband gebracht met negatieve gevolgen voor lokale gemeenschappen, wat vragen oproept over mondiale milieurechtvaardigheid. Terwijl boomplantprojecten vaak gepaard gaan met een reeks beloofde nevenvoordelen, zijn de resultaten voor projectdeelnemers vaak teleurstellend. Ze kunnen ook niet de duurzaamheid op lange termijn garanderen die nodig is om negatieve emissies te laten werken zoals beloofd.

Een ander punt van zorg is de enorme hoeveelheid land die nodig zou zijn om emissie technologie op het land te implementeren. Het implementeren van deze technologieën op de schaal die sommige modellen projecteren, zou noodzakelijkerwijs leiden tot conflicten met de bescherming van de biodiversiteit en de voedselzekerheid.

Grootschalige koolstofverwijdering brengt aanzienlijke risico’s met zich mee voor voedselzekerheid, armoedebestrijding en bescherming van de biodiversiteit. We zien dezelfde zorgen over rechtvaardigheid die al lang bestaan ​​voor boomplantages, alleen op een veel grotere, wereldwijde schaal.