Is koolstofafvangtechnologie de beste manier om een klimaatcatastrofe te voorkomen?

Naarmate de wereldwijde CO2-uitstoot blijft toenemen wordt koolstofafvang en -opslag steeds meer als een potentiële oplossing beschouwd.

  • Canadees bedrijf wil nieuwe CO2-afvangfaciliteit bouwen
  • Algenbioreactor is 400 keer effectiever in het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer dan bomen
  • Onderzoekers ontwikkelen koolstofafvangsysteem dat CO2 omzet in elektriciteit
  • De Britse startup Arborea gaat luchtvervuiling te lijf met BioSolar Leaf-technologie
  • Gaat koolstofafvangtechnologie ons redden?

Klimaatverandering is een van de meest urgente problemen van dit moment. De effecten ervan worden overal ter wereld gevoeld, van ernstige hittegolven in Europa tot dodelijke bosbranden in de Verenigde Staten. En doordat onze uitstoot van broeikasgassen blijft toenemen, wordt de situatie in de toekomst alleen maar grimmiger met uiteenlopende, niet te overziene gevolgen. Met name gedreven door de toenemende vraag naar energie bereikte de wereldwijde CO2-uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen en andere menselijke activiteiten in 2018 een recordhoogte van 36,8 miljard ton. De gemiddelde jaarlijkse wereldwijde concentratie van CO2 in de atmosfeer nam in 2018 ook toe en bereikte 407,4 ppm, een significante stijging ten opzichte van pre-industriële niveaus, toen de gemiddelde concentratie van CO2 in de atmosfeer varieerde van 180 tot 280 ppm.

 Een infographic met de wereldwijde uitstoot van koolstofdioxide door menselijke activiteiten en de wereldwijde jaarlijkse concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer.
De wereldwijde CO2-uitstoot door menselijke activiteiten bereikte in 2018 een recordhoogte van 36,8 miljard ton. De gemiddelde jaarlijkse wereldwijde concentratie van CO2 in de atmosfeer bereikte 407,4 ppm.

Hoewel er elk jaar meer elektriciteit opgewekt wordt uit hernieuwbare bronnen, gebeurt dit niet snel genoeg om aan de groeiende vraag naar energie te kunnen voldoen. Dat betekent dat alleen de overgang naar hernieuwbare energiebronnen niet voldoende zal zijn om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5 graden Celsius, het doel dat is vastgelegd in het klimaatakkoord van Parijs. Om dit doel te bereiken, moeten we een manier vinden om onze kooldioxide-uitstoot tegen 2030 met ongeveer 45 procent te verminderen en tegen 2050 een netto-nuluitstoot te bereiken. Veel experts zijn van mening dat koolstofafvang de beste manier is om dit te realiseren. “Ondanks de grote groei in hernieuwbare energiebronnen, stijgt de wereldwijde uitstoot nog steeds, wat opnieuw aantoont dat dringender actie op alle fronten nodig is, dus we moeten alle mogelijke oplossingen voor schone energie ontwikkelen, emissies terugdringen, efficiëntie verbeteren en investeren in innovaties als koolstofafvang en -opslag”, zegt Fatih Birol, de uitvoerend directeur van het International Energy Agency.

Canadees bedrijf wil nieuwe CO2-afvangfaciliteit bouwen

De Canadese schone energie-startup Carbon Engineering heeft onlangs aangekondigd dat het $68 miljoen aan financiering heeft binnengehaald om een ​​‘negatieve uitstoot’-installatie te bouwen die koolstofdioxide rechtstreeks uit de atmosfeer zuigt. De nieuwe faciliteit zal een grondoppervlakte hebben van meer dan 30 hectare en in staat zijn om elk jaar één megaton CO2 uit de lucht te verwijderen. Dit staat gelijk aan het planten van 40 miljoen bomen.

“De DAC-technologie (Direct Air Capture) van CE kan worden ingezet om bedrijven en landen te helpen aan hun verplichtingen op het gebied van klimaatverandering te voldoen en aanzienlijke emissiereducties te realiseren. Tegelijkertijd creëert de tech kansen voor werkgelegenheid, economische groei en investeringen. Onze DAC-technologie heeft zijn effectiviteit bewezen op basis van uitgebreide testen in onze pilotfaciliteit en we zijn klaar om op te schalen met bestaande commerciële apparatuur om betrouwbare en kosteneffectieve faciliteiten in te zetten. DAC is een hulpmiddel om emissies te verminderen en tegelijkertijd betaalbare energie te blijven leveren”, aldus Steve Oldham, CEO van CE.

De faciliteit kan CO2 uit de atmosfeer verwijderen en ondergronds in vloeibare vorm opslaan voor iets minder dan $100 per ton. Dit is echter niet de enige manier waarop CE de klimaatopwarming te lijf wil gaan. Het bedrijf heeft ook plannen onthuld om de faciliteit uit te rusten met AIR TO FUELS™-technologie, waarmee het de afgevangen atmosferische CO2 kan omzetten in brandstoffen met een extreem laag koolstofgehalte. Deze brandstoffen kunnen vervolgens worden gebruikt in bestaande auto’s, vrachtwagens en vliegtuigen, waardoor de uitstoot van de transportsector aanzienlijk kan worden teruggedrongen.

Algenbioreactor is 400 keer effectiever in het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer dan bomen

De in Texas gevestigde startup Hypergiant Industries heeft onlangs een innovatief apparaat ontwikkeld dat een zeer nuttig hulpmiddel zou kunnen worden in onze strijd tegen klimaatverandering: een algenbioreactor. De Eos-bioreactor, zoals het apparaat wordt genoemd, gebruikt algen die zijn gekweekt met behulp van kunstmatige intelligentie om koolstofdioxide uit de atmosfeer te verwijderen en de omgevingslucht te zuiveren.

Hoewel bioreactoren geen nieuw idee zijn en al geruime tijd gebruikt worden om organismen onder gecontroleerde omstandigheden te kweken, is dit het eerste apparaat in zijn soort dat compact genoeg is om in stedelijke kantoorgebouwen te worden geïnstalleerd. De Eos-bioreactor meet ongeveer 1x1x2 meter en is daarmee kleiner, efficiënter en duurzamer dan andere bioreactoren. Volgens de ontwikkelaars is het systeem bovendien 400 keer effectiever dan bomen in het omzetten van kooldioxide in zuurstof. Het bedrijf werkt momenteel aan een manier om het apparaat te integreren in bestaande HVAC-systemen in zowel commerciële als residentiële woningen. Daarnaast is er een systeem gepland voor installatie op daken.

De Eos-bioreactor maakt gebruik van kunstmatige intelligentie om licht, beschikbare koolstofdioxide, temperatuur, bio-densiteit en oogstcyclus te regelen, waardoor optimale omstandigheden worden gecreëerd waarin algen het snelst kunnen groeien. Terwijl de algen groeien en koolstofdioxide uit de omringende lucht absorberen, produceren ze nog meer algen, die vervolgens kunnen worden omgezet in brandstof, kunstmest, oliën of kunststoffen. Het bedrijf heeft bovendien plannen onthuld om de blauwdrukken van het apparaat vrij te geven zodat mensen hun eigen bioreactoren voor residentieel gebruik kunnen bouwen. “Als we iedereen kunnen helpen door bijvoorbeeld de uitstoot van hun auto’s te compenseren met materialen die ze bij de bouwmarkt of het plaatselijke tuincentrum kunnen kopen, zou dat behoorlijk veel impact kunnen hebben”, zegt Ben Lamm, oprichter van het bedrijf.

Onderzoekers ontwikkelen koolstofafvangsysteem dat CO2 omzet in elektriciteit

Onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) en het Georgia Institute of Technology hebben een hybride Na-CO2-systeem ontwikkeld dat CO2 uit de atmosfeer kan verwijderen en gebruiken om elektriciteit en waterstof te produceren. “CCUS-technologieën voor koolstofafvang, -gebruik en -opslag hebben onlangs veel aandacht gekregen omdat ze oplossingen bieden om de wereldwijde klimaatverandering aan te pakken”, zegt professor Guntae Kim van de School of Energy and Chemical Engineering bij UNIST. “De sleutel tot die technologie is de eenvoudige conversie van chemisch stabiele CO2-moleculen naar andere materialen. Ons nieuwe systeem heeft dit probleem opgelost met een CO2-oplossingsmechanisme”.

Het systeem is eigenlijk geïnspireerd door de oceaan, of beter gezegd, het vermogen van de oceaan om kooldioxide te absorberen en om te zetten in zuur. De onderzoekers kwamen daardoor op het idee om een ​systeem te bouwen waarmee ze CO2 in water konden injecteren en een elektrochemische reactie konden starten die de CO2 omzet in elektriciteit. Naast elektriciteit produceert het systeem ook waterstof, dat kan worden gebruikt als schone energiebron. Het systeem bestaat uit een kathode (natriummetaal), een separator (NASICON) en een anode (katalysator). De katalysatoren worden ondergedompeld in water en via een geleidingsdraad met de kathode verbonden. Wanneer CO2 aan het water wordt toegevoegd vindt er een reactie plaats die de CO2 met een efficiëntie van 50 procent omzet in elektriciteit en waterstof.

De Britse startup Arborea gaat luchtvervuiling te lijf met BioSolar Leaf-technologie

De in Londen gevestigde startup Arborea is onlangs een partnership met het Imperial College London aangegaan. De partijen zijn vervolgens een pilotproject gestart om de luchtvervuiling in Londen met behulp van BioSolar Leaf-technologie te lijf te gaan. Dit innovatieve teeltsysteem stimuleert de groei van microscopische planten – zoals microalgen, diatomeeën en fytoplankton – maar dan op grote panelen die iets weg hebben van zonnepanelen. Deze panelen kunnen vrijwel overal worden geïnstalleerd waar ze kunnen worden gebruikt om de omringende lucht te zuiveren; op de grond, op gebouwen en andere structuren.

De technologie maakt gebruik van de fotosynthese van deze microscopische planten om koolstofdioxide uit de omgeving te verwijderen en zuurstof te produceren. Het systeem kan dit net zo snel als honderd bomen. Naast het afvangen van CO2 en het genereren van zuurstof produceert het systeem bovendien een duurzame bron van organische biomassa, die het bedrijf gebruikt voor het extraheren van voedzame voedingsadditieven voor plantaardige voedingsproducten. “Toen ik Arborea oprichtte, was mijn doel om niet alleen de klimaatverandering aan te pakken, maar ook de kritieke problemen met betrekking tot het voedselsysteem”, zegt Julian Melchiorri, de oprichter en CEO van Arborea. “Deze pilotfabriek produceert niet alleen duurzame en gezonde voedingsadditieven maar verwijdert ook koolstofdioxide uit de omgevingslucht en produceert tegelijkertijd zuurstof”.

Gaat koolstofafvangtech ons redden?

Klimaatverandering blijft zijn tol eisen en leidt tot steeds extremere weersomstandigheden, zoals hittegolven, dodelijke bosbranden en allesvernietigende tropische stormen. We weten dat we onze CO2-uitstoot aan banden moeten leggen om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5 graden Celsius, maar helaas hebben we hier tot dusver nog maar weinig bereidheid voor getoond. In plaats van te wachten tot de verantwoordelijke partijen tot bezinning komen, werken onderzoekers overal ter wereld aan alternatieve en aanvullende oplossingen, en koolstofafvangtechnologie lijkt een bijzonder veelbelovende aanpak te zijn. Hoewel de tech in proefprojecten zeer effectief is gebleken, was het tot nog toe steeds te duur en te energie-intensief om implementatie op grote schaal haalbaar te maken. Dat begint echter te veranderen en een aantal recente projecten bieden hernieuwde hoop dat koolstofafvangtechnologie ons kan helpen klimaatrampen te voorkomen. Het enige potentiële nadeel van deze technologie is dat het de oorzaak van de klimaatproblematiek niet aanpakt en de grootste vervuilers ervan zal weerhouden om hun uitstoot te verminderen. Daarom is het belangrijk dat koolstofafvang niet wordt gezien als de ultieme oplossing voor klimaatverandering, maar als een onderdeel daarvan.

Gratis e-books voor 13 sectoren.

De wereld verandert in snel tempo en dat heeft grote impact op all sectoren. Daarom hebben we voor maar liefst 13 sectoren een compact e-book ontwikkeld. Daarin vind je de laatste trends op een rij, onderbouwd met interessante statistieken.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen