CO2 eerst concentreren en dan opslaan is veel rendabeler
Nederland heeft zich verplicht de uitstoot van CO2 flink te verminderen. Om dat doel te bereiken moet de overheid alle zeilen bijzetten. Ook het ‘grootzeil’ dat CO2-afvang en opslag heet. Naar alle mogelijke technologieën voor het afvangen van CO2 heeft ECN-er Daan Jansen gekeken. En hij is nog lang niet uitgekeken. “Er valt nog veel te ontdekken en ontwikkelen,” vertelt de programmamanager van de unit Waterstof en Schoon Fossiel.
Standaard start Jansen zijn betoog met hetzelfde diagram: een verdeling van de kosten die vermindering van de CO2-emissie met zich meebrengt. Dan blijkt dat het afvangen van de CO2 zo’n 70-80 procent van de kosten voor zijn rekening neemt. De overige 30-20 procent zijn gelijkelijk verdeeld over transport en (ondergrondse) opslag. Jansen: “Iedereen praat nu over de problematiek van de opslag van CO2, alsof dat het enige grote knelpunt is. Natuurlijk, het moet worden opgelost, maar financieel hebben we daarnaast een flinke kluif aan het afvangen van de CO2. Dat moet veel goedkoper!”
Technisch is het al mogelijk om de CO2 af te vangen. En waar de CO2 moet worden afgevangen is ook duidelijk: In Europa zorgen de kolen- en gasgestookte centrales gezamenlijk voor tweederde van de totale emissie. Dan is het verleidelijk om te stellen dat al die centrales maar een CO2-filter in hun schoorsteen moeten bouwen, net als het roetfilter in de uitlaat van oude dieselauto’s. “Kon dat maar,” verzucht Jansen. “Het is zo’n ingrijpende operatie om dat achteraf toe te passen. Dat verdient de eigenaar van de centrale nooit terug. Er is maar één oplossing: de (Europese) overheid moet bij vanaf nu af te geven bouwvergunningen voor centrales verplicht stellen dat er voorzieningen zijn getroffen om op een later tijdstip CO2-afvangst in te bouwen.
Drie hoofdroutes voor CO2-afvang
Behalve beleidsmaatregelen kent het afvangen van CO2 ook en vooral veel technische aspecten. Jansen laat zien dat er drie hoofdroutes zijn naar een CO2-vrije emissie.
- Post combustion, waarbij je de CO2 vangt voor hij via de schoorsteen in de atmosfeer verdwijnt;
- Bij pre combustion CO2-capture wordt de brandstof eerst omgezet in CO2 en waterstof. De CO2 wordt afgescheiden en de waterstof verbrandt in een gasturbine. Een andere mogelijkheid is de waterstof verder te zuiveren en te gebruiken in een brandstofcel;
- Stikstofloze verbranding, waarbij je de brandstof (koolwaterstof) verbrandt met pure zuurstof en je dus pure CO2 en water overhoudt, het zogeheten oxyfuel-proces.
ECN ontwikkelt voor de laatste twee opties nieuwe en goedkope ‘afvang’-technologieën. Deze voorkeur is gebaseerd op het feit dat het afvangen van CO2 veel gemakkelijker (en dus goedkoper) is naarmate de CO2 concentratie hoger is.
Goedkoper en zuiniger
De productie van CO2-vrije elektriciteit is technisch haalbaar, maar heeft zijn prijs. Het rendement van de centrales daalt en je moet investeren in een luchtscheiding of in gasscheiding. “Ja, hoe dan ook zal de prijs van elektriciteit stijgen om de investeringen en het extra energieverbruik terug te verdienen. Het onderzoek bij ECN dient dan ook twee doelen: het energieverbruik van afvang met 40 tot 50 procent omlaag brengen en daarnaast de extra investeringskosten verlagen.
Eén van de technologieën die ECN onderzoekt is de membraanreactor die aardgas en stoom omzet in H2 en CO2. De waterstof wordt afgescheiden en gaat naar de branders van de centrale. De CO2 die over blijft, is geschikt voor transport en opslag. Ook bij het oxyfuel-proces hopen de onderzoekers op een doorbraak met de membraantechnologie. De klassieke manier voor de scheiding van lucht in stikstof en zuurstof, is koelen tot bijna –200 graden Celsius. De vloeibare lucht is dan gemakkelijk te scheiden in zuurstof en stikstof, maar dat proces vreet energie en is dus weinig duurzaam. Dus proberen ECN-onderzoekers beide stoffen te scheiden met zuurstof geleidende membranen.
Ten slotte werkt ECN aan de ontwikkeling van een technologie waarbij CO2 wordt geabsorbeerd aan een sorbent. Bij deze pre combustion technologie wordt, in plaats van waterstof nu CO2 uit een mengsel verwijderd. Dit onderzoek is onderdeel van het EU-project CACHET. In een volgende Nieuwsbrief krijgt u daarover meer informatie.
Dit ECN-Nieuwsbrief-artikel mag zonder toestemming worden gebruikt voor publicatie, mits verwezen wordt naar de bron: www.ecn.nl/nl/nieuws/newsletter-nl/
