CCS & CCU – mijlpalen op de weg naar koolstofcirculariteit

CO2-afvang met permanente opslag (CCS) of het gebruik van afgevangen CO2 (CCU) zijn instrumenten om de uitstoot te verminderen, en beide zijn nodig om de klimaatverandering tegen te gaan. Waar CCU een essentieel onderdeel is van de langetermijnvisie, is CCS noodzakelijk in het streven naar een zo snel mogelijke grootschalige vermindering van de CO2-uitstoot.

Carbon Capture and Storage (CCS) en Carbon Capture and Utilization (CCU) zijn opkomende concepten in het energiedomein. De twee technieken kunnen worden ingezet om koolstofneutrale processen te creëren en kunnen zelfs zorgen voor een netto negatieve broeikasgasintensiteit van producten. Momenteel wordt CCS gebruikt om te voorkomen dat bijna 40 miljoen ton kooldioxide (CO2) per jaar in de atmosfeer terechtkomt. Daarnaast zijn er nog honderden projecten voor het afvangen van koolstof die momenteel worden ontwikkeld of al in uitvoering zijn.

Volgens een rapport van de Verenigde Naties is een gezamenlijke inspanning nodig om (CO2-) emissies af te vangen, willen we de klimaatdoelen die zijn afgesproken in het klimaatakkoord van Parijs realiseren. CCS en CCU spelen een belangrijke rol bij het bereiken van deze doelstelling.

Om een beeld te krijgen van het potentieel van – en de behoefte aan – CCS en CCU hebben we een informatief artikel opgesteld dat inzicht verschaft in de ontwikkelingen omtrent deze concepten. 

 
Wat zijn CCS en CCU en hoe kan CO2 worden afgevangen?

Zowel CCS als CCU zijn gebaseerd op het afvangen van koolstof. Het verschil tussen beiden zit hem in wat er vervolgens met de CO2 gebeurt. Bij CCS wordt de CO2 permanent opgeslagen. CCU verwijst naar de techniek waarbij de CO2 gebruikt wordt door dit om te zetten in waardevolle producten, zoals brandstoffen en chemische stoffen.

Nieuwe technologieën voor het afvangen van CO2 ontwikkelen zich snel, en een aantal methoden wordt reeds met succes toegepast in de afvang van CO2 uit verschillende bronnen.

De afvangtechnologieën zijn onder te verdelen in drie hoofdcategorieën:

·      Naverbranding - Afvalgas dat vrijkomt bij industriële verbranding of in elektriciteitscentrales wordt afgevangen en de CO2 wordt afgescheiden.

·      Voorverbranding - Hierbij worden brandstoffen voorbehandeld zodat de koolstof wordt gescheiden van de uiteindelijk verbrande bestanddelen. Dit kan bijvoorbeeld door steenkool middels vergassing om te zetten in een mengsel van CO2 en waterstof, vervolgens wordt de CO2 opgevangen en alleen de waterstof verbrand.  

·      Verbranding met oxyfuel - Door brandstof te verbranden met zuivere zuurstof in plaats van gewone lucht maakt CO2 een groter deel uit van het afvalgas, waardoor het gemakkelijker kan worden afgescheiden en opgeslagen of hergebruikt.

 
Worden deze technologieën al toegepast en waar kan CO2 na het afvangen voor worden gebruikt?

Koolstofafvang na verbranding wordt nu al op grote schaal toegepast. Over de hele wereld, waaronder in Europa en de VS, worden momenteel meerdere CO2-opslagprojecten ontwikkeld. De opslag van afgevangen CO2 kan onder andere plaatsvinden op offshore geologische opslaglocaties, zoals oude olie- en gasvelden.

Sommige industrieën kunnen afgevangen CO2 direct hergebruiken. Zo gebruikt de voedingsindustrie CO2 bijvoorbeeld voor de productie van dranken, en kan het worden gebruikt als droogijs voor het vervoer van voedsel en ingrediënten die koud moeten blijven. Dergelijke toepassingen leiden niet tot emissiereducties, maar zijn wel manieren om de afgevangen CO2 opnieuw te gebruiken. 

CCS kan ook op andere manieren de basis leggen voor CCU, namelijk als de afgevangen CO2 in de toekomst wordt gebruikt als grondstof voor nieuwe producten. Afgevangen CO2 kan bijvoorbeeld worden omgezet in brandstoffen of chemicaliën door het te combineren met hernieuwbare waterstof. Dit is de "Power-to-X"-oplossing, die het mogelijk maakt hernieuwbare elektriciteit (Power) om te zetten in brandstoffen, chemicaliën of materialen (X). Deze techniek wordt beschouwd als één van de sleuteltechnologieën voor het versnellen van de opkomst van koolstofneutraal vervoer en koolstofneutrale materialen. De belangrijkste doelstelling bij deze CCU-activiteiten is om de afgevangen CO2 te gebruiken ter vervanging van fossiele koolstofgrondstoffen bij de productie van brandstoffen, chemicaliën en materialen.

"Een van de interessantste toepassingen van Power-to-X-oplossingen waarbij gebruik wordt gemaakt van CO2 vinden we in sectoren die op de lange termijn vloeibare brandstoffen nodig zullen blijven hebben. Power-to-X op basis van CO2 biedt daarnaast een interessante mogelijkheid om koolstof vast te leggen in duurzame en recycleerbare materialen," zegt Suvi Kurkijärvi, Business Development Manager Renewable Hydrogen and Power-to-X bij Neste. 

De luchtvaartsector is een goed voorbeeld van een industrie waarin hernieuwbare elektriciteit moeilijk rechtstreeks kan worden gebruikt; daarom zullen vloeibare brandstoffen op lange termijn nodig blijven in de luchtvaartsector. Power-to-X maakt de productie van vliegtuigbrandstoffen mogelijk door gebruik te maken van hernieuwbare elektriciteit en CO2, hetgeen een interessante oplossing kan bieden voor deze sector over ongeveer 10 tot 15 jaar. Andere interessante toepassingen van CCU-oplossingen zijn te vinden in de kunststoffenindustrie, waar de afgevangen koolstof kan worden omgezet in materialen.

 
Waarom zijn bedrijven en investeerders geïnteresseerd in koolstofafvang?

Het scheiden en opvangen van de CO2-uitstoot van één enkele installatie is momenteel de meest gebruikte vorm van koolstofafvang. Deze systemen worden reeds over de hele wereld gebruikt. Aangezien het energieverbruik in de industrie bijdraagt tot een kwart van alle broeikasgasemissies wereldwijd, neemt koolstofafvang een sleutelpositie in wat betreft het bereiken van klimaatdoelstellingen zoals die door de EU zijn vastgesteld.

Koolstofafvang en -opslag wordt beschouwd als een schaalbare manier om de noodzakelijke grootschalige koolstofemissiereducties te bereiken in sectoren waar dat anders niet snel genoeg zou gaan. Er is bijvoorbeeld voortdurend behoefte aan vloeibare brandstoffen, meststoffen en kunststoffen, en het zou tientallen jaren kunnen duren voordat de productieprocessen daarvan zodanig zijn ontwikkeld dat ze minder emissies veroorzaken. In de tussentijd wordt het afvangen en opslaan van de koolstofemissies van deze processen gezien als een levensvatbaar en schaalbaar alternatief voor dergelijke emissiereducties.

Bij Neste worden er al plannen gemaakt om deel uit te maken van deze nieuwe CCU-economie. 

“We werken actief samen met onze partners om CCU te ontwikkelen als een nieuwe activiteit voor toekomstige groei,” vertelt Kurkijärvi.

 
Wat houdt de grootschalige toepassing van oplossingen voor koolstofafvang tegen?

Het goede nieuws is dat we al over de technologie beschikken om CO2 af te vangen en permanent op te slaan of om te zetten in nieuwe materialen. De uitdaging is om de technologie economisch levensvatbaar te maken.

"Een van de factoren die een grootschalige toepassing in de weg staan, is de hoge kostprijs", zegt Kurkijärvi.

Om op te kunnen schalen, is regelgeving nodig die financiering en stimuleringsmaatregelen op dit gebied mogelijk maken. Ook kunnen regels ervoor zorgen dat de gereguleerde kosten van koolstofuitstotende oplossingen worden verlaagd.

"Proefprojecten en demonstraties zijn essentieel voor de industrie en de beleidsmakers om een idee te krijgen van wat er met koolstofafvang kan worden gedaan. Dat kan vervolgens de regelgeving vooruithelpen", voegt Kurkijärvi eraan toe.

 
Wat heeft de toekomst in petto voor CCS en CCU?

Neste heeft zich tot doel gesteld om vanaf 2035 volledig koolstofneutraal te produceren. Om dit doel te bereiken, moet het bedrijf de uitstoot van zijn productie aanzienlijk verminderen, wat ook aanzienlijke inspanningen op het gebied van CO2-afvang inhoudt. Volgens de deskundigen van Neste is CCS op korte termijn de eerste oplossing om de afgevangen CO2 te verwerken. Neste evalueert daarnaast de toepassingen waarin CO2 van toegevoegde waarde is, om de afgevangen CO2 te kunnen hergebruiken. Dit is een van de taken die Neste Innovation momenteel samen met haar partners bestudeert.

“We nodigen eventuele nieuwe partners van harte uit om samen met ons aan dit onderzoek te werken”, concludeert Suvi Kurkijärvi van Neste.