Geo-engineering: leven met CO2-uitstoot

Plant & Factory 31/03/2020 10:19:50

CO2-emissies zijn een nevenverschijnsel van onze koolstofmaatschappij. Jaarlijks gaat 40 à 50 miljard (of giga-)ton de lucht in. Dat heeft klimaatgevolgen. Daarom moet dit naar beneden.

Lees hieronder verder   
Verwant

Start project om CO2-uitstoot in Schelde-Deltaregio te verminderen

Worden natrium-ion batterijen de toekomst?

Exportkabels SeaMade offshore windparken in dienst genomen

Elektriciteit opwekken uit afvalwater

Zeewier als brandstof voor vrachtwagens

5 miljoen euro EU-subsidie voor hernieuwbare maritieme brandstoffen

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

EPLAN Online Forum 2020

Virtuele kennisdeling

woensdag 3 juni 2020

3D-printing in Business

Engie Fabricom - Zwijndrecht

donderdag 4 juni 2020

Artificial Intelligence

IMF Academy Haarlem (NL)

van 6/06/2020 tot 23/06/2020

Seanergy 2020

Nantes (FR)

van 10/06/2020 tot 12/06/2020

Contract Management (IACCM)

IMF Academy (centraal Nederland)

van 11/06/2020 tot 18/06/2020

METAV Web Sessions: innovation

online

van 15/06/2020 tot 19/06/2020

Keuze van de redactie

(25/5) 75 miljoen euro Europese steun voor emissie­verlagingen ArcelorMittal

(25/5) Wereldprimeur: metaoppervlaklaser produceert eerste superchirale licht

(19/5) UAntwerpen maakt nieuwe database voor klimaatverandering op bodemniveau

(19/5) Logistieke sites duurzamer door smart microgrid-technologie

(13/5) 5 miljoen euro EU-subsidie voor hernieuwbare maritieme brandstoffen

(12/5) Volvo Cars partnert met Luminar voor technologie autonome voertuigen

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Het gebruikmaken van duurzamere energie is daarbij niet onbelangrijk. Maar ook geo-engineering kan een rol spelen. Een gesprek met Mark Saeys, hoogleraar aan het Laboratorium voor chemische technologie van UGent.

“Warmtepompen, PV-panelen en windenergie op zee moeten gestimuleerd worden om de intensiteit van onze CO2-uitstoot te verminderen”, opent Mark Saeys. Zij het dat ook de productie van windturbines en PV-panelen gepaard gaat met CO2-uitstoot. Energie-efficiëntie, het herdenken van industriële processen met CO2-captatie en elektrificatie kunnen helpen om die te verminderen. Een wilde schatting: de helft tot 80% van onze huidige uitstoot zouden we daarmee kunnen vermijden.

“Dan blijft er nog een uitstoot van 20 à 30% die moeilijk te voorkomen is. Dan ga je geo-engineeren.” Daarmee moet een tiental gigaton CO2 per jaar uit de lucht gehaald worden, rekent Saeys. Dat is meer dan de industrie zelf kan gebruiken. “Dat dient dan ‘gesequestreerd’ te worden, met andere woorden permanent diep ondergronds opgeslagen te worden.” Bij sequestreren wordt onder hoge druk van 100 bar een zuivere stroom CO2 via een pijp in een poreuze ondergrond gespoten. Met voldoende alkaliniteit in de omgeving zal zich mettertijd carbonaat, vormen, een vast product. “De geleidelijke transformatie, het mineraliseren vergt een 40 à 50 jaar.” In Ijsland reageert de basalten ondergrond sneller. Op enkele jaren maar.

De technologie is gekend. Ze wordt trouwens al gebruikt bij zogenaamd ‘enhanced oil recovery’ waar CO2 de grond ingepompt wordt om olie te verdringen die dan makkelijker naar boven wordt gehaald. Die technologie staat op punt en hoeft enkel opgeschaald te worden. Saeys meent ook dat de opslag best gelinkt kan worden aan de olie- en gasindustrie. Meer nog: “Olieproducenten zouden moeten verplicht worden om CO2 als vloeistof terug in hun putten te pompen. Op termijn eén op één van wat ze er uit halen, en misschien zelfs twee op één. Waarom? Omdat ze de technologie én de kennis hebben. Bovendien creëert het ook een zinvol economisch proces.” De vraag is dan maar wie dat moet betalen?


Het Zweedse SSAB wil, in een samenwerking met Vattenfall en LKAB, met het Hybrit-initiatief kolen door groene waterstof vervangen bij de productie van staal. Deze zomer wordt de proeffabriek in Luleå operationeel. (Grafiek: Hybrit)

Het sequestreren zal de prijs van olie en gas ongetwijfeld opdrijven, beseft Saeys. “Maar dat zal dan weer ruimte creëren voor andere technologieën.” Wat het kan kosten? Het opslaan van één ton CO2 zou aanvankelijk tot 50 euro kunnen kosten. Terugrekenend komt dat aan de pomp op 12 eurocent per liter benzine. “Dat is niet onoverkomelijk voor de particuliere burger. Het lost bovendien op een radicale manier een probleem op zonder de maatschappij te ontwrichten.” Mettertijd en met schaaleffecten, dalen de kosten.

Industrie omturnen
“Wij in Gent doen veel onderzoek naar het hergebruik van CO2 in industriële processen omdat het ten dele fossiele koolstof kan vervangen”, aldus Saeys “maar qua volumes zal hergebruik maar een fractie van de uitstoot opnemen.” Vooral de staalindustrie, onze grootste industriële emittent, staat voor grote uitdagingen. “Deze industrie heeft wellicht de kleinste winstmarge per uitgestoten ton CO2. Zomaar een CO2-taks zou er een desastreus effect hebben.” Hij wijst naar de stand van de technologie in Europa. “Arcelor Mittal in Gent stoot 1,5 ton CO2 uit voor elke ton staal. Dat zit in de buurt van het chemisch minimum. En is alvast de helft minder dan de uitstoot van doorsnee Chinese hoogovens. Een koolstoftaks voor ingevoerd staal in Europa is dan ook wél een goed idee. Inderdaad, een Europese koolstoftax (of ETS), moet samengaan met een vergelijkbare importtaks om carbon leaks te vermijden.” De chemische industrie kent hogere marges per ton CO2 en heeft dus meer middelen om de kost van remediërende technologie te dragen “maar ook dat moet in een Europese context georganiseerd worden met invoercorrecties.”

CO2 uit de lucht halen, als een laatste optie, kan volgens Saeys bijdragen om de CO2-uitstoot te verminderen. Dat vergt o.a. een doorstap naar andere energiebronnen. “We moeten de komende 20 à 30 jaar een uitstootreductie van 60 à 70% realiseren.” Elektrificatie en kostenefficiënte windmolens op zee zijn daarbij belangrijke vectoren. “De prijzen zakten en zijn nu lager dan voor petroleum en aardgas. Het is een zeer competitieve markt.”

Wat met waterstof? Staalproducent ThyssenKrupp slaagde er in november als eerste in om gemalen steenkool te vervangen door waterstof om in de hoogoven de zuurstof uit ijzererts te halen. Het werkt daarvoor samen met Air Liquide. Maar ook het Zweedse SSAB wil met het HYBRIT-initiatief kolen door groene waterstof vervangen bij de productie van staal. De Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology loopt sinds 2016 in een samenwerking met energieproducent Vattenfall en ijzerertsleverancier LKAB.

Deze zomer wordt de proeffabriek in Luleå operationeel. Tata Steel in IJmuiden produceerde vloeibaar ijzer met de zogenaamde HIsarna-methode en zijn cycloonoven en halveerde daarbij de CO2-uitstoot. Die technologie zal echter eerst in India toegepast worden. Saeys ziet ook wel de uitdagingen. “Een H2-gebaseerde staalproductie heeft 4 MWu aan elektriciteit nodig per ton geproduceerd staal. Dat zijn gigantische hoeveelheden waterstof die groen en continu moeten zijn.”

Wat komt er eerst?
En dan rijst de vraag wat er voorrang verdient. Moet eerst de staalindustrie omturnen of moeten we niet eerder alle huishoudens voorzien van een warmtepomp? Hoe zinvol is het een elektrische centrale te voeden met calorie-arm CO- en CO2-bevattend staalgas dat gevormd wordt bij de staalproductie? Dat gas kan je ook anders gebruiken, zoals de Steelanol-fabriek bij Arcelor Mittal moet bewijzen. Om er ethanol mee te maken, bijvoorbeeld.

De sorption enhanced water gas shift (SEWGS) is ook een aantrekkelijke technologie om CO2 uit dit staalgas te verwijderen. Wanneer dit gas (met CO, H2, CO2, H2O, inerten) bij hoge temperatuur en druk (400º C, 25 bar) wordt gevoed aan vaten gevuld met katalytisch actief kooldioxide (CO2) adsorptiemiddel, dan verwijdert het adsorptiemiddel de CO2. Het verschuiven van het WGS-evenwicht kan leiden tot de volledige conversie van CO en het maximaliseren van de productie van H2.

Wordt tegelijk die CO2 verwijderd (die je kan stockeren) dan bekom je een koolstofvrije, hoge temperatuur, hoge druk, waterstofrijke productstroom die verkocht of intern hergebruikt kan worden. En dat proces vergt wel vier keer minder elektriciteit om een ton CO2 minder uit te stoten dan de waterstof-gebaseerde staalproductie. Het meerstappenproces blijft natuurlijk opboksen tegen de thermodynamica, maar er zijn technologische mogelijkheden door niet alle stappen tegelijk te doen, wijst Saeys.

De wereld past zich aan Europa aan
“Bedrijven dienen ‘gemotiveerd’ te worden om bestaande technologie, die CO2-emissies kan verminderen, te gebruiken. Maar dat mag niet concurrentieverstorend werken. Dat kan alleen als heel Europa vergelijkbare normen oplegt. En als op geïmporteerde producten, die vervuilender werden geproduceerd, ook CO2-taks betaald wordt.” De klimaatboodschap kan negatief vertaald worden (iedereen zal zich blauw betalen om de klus te klaren), maar het verhaal kan ook positief gebracht worden, zo stelt Saeys.

“We hebben expertise in het opslaan van CO2. We kunnen er ook een andere richting mee uit. Technisch is het straks mogelijk dat iedereen methanol tankt die uit de lucht gehaald werd… Dat vergt zelfs geen disruptieve dingen.” Hij vergelijkt de CO2-crisis met die van de ‘zure regen’ een paar decennia geleden. De oplossing bestond er toen in het zwavelgehalte in de brandstof te verlagen. “Ook toen schreeuwde de industrie moord en brand maar er is veel onderzoek gebeurd, katalysatoren werden efficiënter,… en het probleem is zonder al te veel problemen opgelost.”


De helft tot 80% van onze huidige CO2-uitstoot zouden we kunnen vermijden met CO2-captatie en elektrificatie. “Dan blijft er nog een uitstoot van 20 à 30% die moeilijk te voorkomen is. Dan ga je geo-engineeren”, zegt Mark Saeys, hoogleraar aan het Laboratorium voor chemische technologie van UGent. (Foto: LDS)

Saeys geeft toe dat het CO2-probleem tien tot honderd keer groter is maar “oplossingen lijken me te realiseren met een tijdshorizon van tien tot twintig jaar, zonder dat de maatschappij ophoudt te functioneren. Niet disruptief. Ik heb goede hoop in Europa en de Green Deal maar je moet wél de context creëren voor bedrijven. Voor bedrijven is het allerergste wel dat de doelstellingen voortdurend veranderen.” Een koolstoftaks is dan ook niet ‘zomaar’ in te voeren. Saeys besluit: “Europa is trouwens op zijn best wanneer het normen oplegt. Wereldwijd past men zich aan om aan de Europese normen te voldoen. Kijk maar naar de voedselveiligheid.” <<
Door Luc De Smet

Kader 1: Passen elektrische voertuigen in het plaatje?
Over de bijdrage van elektrische voertuigen heeft Mark Saeys zijn twijfels. “De productie en recyclage van de batterijen hebben heel wat verborgen CO2-emissies.” Elektrische voertuigen verleggen ook het kostenplaatje van de mobiliteit, van het gebruik naar de aankoop. Als de gebruikskost (brandstof, onderhoud,…) daalt, zou dat mensen kunnen stimuleren om nog vaker in de wagen te stappen. Hoe mobieler worden we daar dan mee?” <<

Kader 2: Climeworks
Er bestaat biologisch geïnspireerde technologie om CO2 uit de lucht te halen: bossen aanplanten, direct air capture, de adsorptie-desorptieprocessen van het Zwitserse Climeworks,… Climeworks zuigt met een muur van ventilatoren lucht aan. De CO2 (én de H2O) in de lucht wordt chemisch gebonden in een poreuze granulaatfilter die geladen is met amines. Wanneer de filter verzadigd is, wordt hij opgewarmd tot zo’n 100°C waarbij de CO2 vrijkomt.

Het geconcentreerde CO2-gas wordt opgevangen met de bedoeling het te hergebruiken in de industrie of te sequestreren. Zo’n filter kan meerdere duizenden cycli mee. “Om jaarlijks een miljoen ton CO2 uit de lucht te halen, dient er 250.000 ton lucht per uur verplaatst te worden”, becijfert Saeys. Het vergt gigantische ‘blazers’ of ventilatoren om lucht door de filters te jagen en de drukval te overwinnen. “Zo’n installatie zou 100 à 300 MW verbruiken en moet dus noodzakelijk aan een energiecentrale gekoppeld worden. Denk aan een aardgascentrale met carbon capture.”

De jaarlijkse CO2-voetafdruk van België bedraagt zo’n 200 Mt CO2-equivalenten. Saeys: “Wil je de nodige energie uit PV-panelen halen om dat te verwerken via direct air capture, dan moet je zonnepanelen op zowat de helft van België uitspreiden.”

Een tweede technologie om de CO2 te vangen, gebruikt carbonaten in een zuur-base reactie. “Je blaast lucht over een vloeistof met calciumhydroxide. Die is voldoende reactief om CO2 te binden. Het resulterende kalkwater moet terug naar calciumhydroxide om er de geconcentreerde CO2 uit te halen. Dat vergt wel een hoge temperatuur (800°C). Om 200 miljoen ton CO2 uit de lucht te halen, vergt het een ‘fabriek’ met een voetafdruk van 100 km2. De helft van de oppervlakte van Antwerpen”, rekent Saeys. “Met bomen heb je wel duizend keer meer oppervlakte nodig om hetzelfde te realiseren.” Het voordeel van industriële processen is dat je meer kan realiseren op een kleinere oppervlakte. <<

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Wereldprimeur: metaoppervlaklaser produceert eerste superchirale licht

Superchiraal licht is licht met een ultrahoog hoekmoment en een draaiing van het licht rond haar eigen as, waardoor het licht zich voortplant volgens een helix.

Exportkabels SeaMade offshore windparken in dienst genomen

SeaMade laat weten dat de export kabelverbindingen van de offshore windparken Seastar en Mermaid naar het Modular Offshore Grid (MOG) succesvol zijn getest en in dienst zijn genomen.

Wisselend resultaat voor goederenoverslag Antwerpse haven

De totale goederen­overslag van Port of Antwerp kende een daling in april ten gevolge van de coronacrisis, maar steeg in de eerste vier maanden van dit jaar met 0,4% ten opzichte van 2019.

Nieuw proces om poreuze silica te synthetiseren

TU Eindhoven en Nouryon hebben een methode ontwikkeld om op grote schaal op maat gemaakte silicamicrobolletjes te synthetiseren, waarbij de porositeit en poriegrootte precies is te bepalen.

Sensirion lanceert nieuwe digitale flow meter voor beademings­apparatuur

De wereldwijde vraag voor sensoren voor toepassing in beademingsapparatuur is de afgelopen maanden explosief gestegen. Daarom heeft Sensirion recent de SFM3019 op de markt gebracht.

Belgische start-up landschap wordt internationaler

De start-up community van Start it @KBC telt ondertussen al meer dan 40 verschillende nationaliteiten. Heel wat start-ups en scale-ups hebben vaak ook internationale teams.

Cellen lopen beschadiging op door inname koper

TU Delft en de Poolse Academie van Wetenschappen ontdekten dat als koper zich in de cel aan eiwitten bindt, er tijdelijke tussenvormen ontstaan die kunnen leiden tot schade aan de cel.

Herschikking vakbeurzen Indumation.be en Indumation Network Event

Beursorganisator Industrialfairs heeft, samen met de belangrijkste technologiebedrijven (vertegenwoordigd door Agoria en Indumotion), de timing van deze automatiseringsevents geheroriënteerd

Conductieve geleidbaarheidssensor voor hygiënische toepassingen

De nieuwe conductieve geleidbaarheidssensor LDL100 van ifm onderscheidt razendsnel het verschil tussen verschillende media. Dit dankt hij aan zijn compacte bouwvorm, zonder verdere aanpassingen voor leidingen met kleine diameters, met als belangrijkste voordeel een bijzonder efficiënte besturing van CIP-processen. >>

Partners