Klimaatverandering en CO2-opslag
De (overgangs)rol van CO2-opslag bij het verkleinen van het klimaatprobleem.
Dossier WaaromHet proces CO2-afvang en -opslag
Uitleg over de CCS-keten: afvang, transport en opslag van CO2. Dossier HoeWaarom is CO2-afvang en -opslag nodig?
Koolstofdioxide (CO2) is een gas dat mensen uitademen en planten gebruiken om te groeien. De zon verwarmt de aarde, en de aarde geeft die warmte weer langzaam af. Broeikasgassen, zoals koolstofdioxide, houden een deel van die warmte tegen. Daardoor stijgt de temperatuur op aarde en is er leven mogelijk. Zonder koolstofdioxide zou het op aarde te koud zijn. Echter, sinds de mens fossiele brandstoffen zoals olie, gas en kolen gebruikt, is de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer sterk gestegen. Hierdoor warmt de aarde teveel op en verandert het wereldwijde klimaat. We kunnen niet van het ene op het andere moment overschakelen op zonne- of windenergie. Het elektriciteitsnet moet hiervoor worden aangepast. Bovendien kunnen sommige fabrieken, zoals cement- of staalfabrieken, niet draaien op windenergie. Zij hebben steenkool nodig in het productieproces. Het afvangen, transporteren en veilig ondergronds opslaan van koolstofdioxide draagt bij aan vermindering van de uitstoot van CO2.
CO2 en fossiele brandstoffen
CO2 is een verbinding van één koolstofatoom (C) en twee zuurstofatomen (O). We noemen het ook wel koolstofdioxide, kooldioxide of koolzuurgas.
Kooldioxide is bij kamertemperatuur een gas. Andere eigenschappen van CO2 zijn dat het kleurloos, reukloos en smaakloos is. CO2 is niet brandbaar.
CO2 komt in ons dagelijks leven op vele plaatsen voor. Het is ongeveer 0.04 % van de samenstelling van de buitenlucht die we inademen en het is een essentiële bouwstof voor planten. Het is ook een broeikasgas, dat een deel van de warmte van de zonnestralen op aarde vasthoudt.
Bij verbranding van fossiele brandstoffen zoals aardolie, aardgas, steenkool en bruinkool komt een grote hoeveelheid CO2 in de lucht terecht. Op dit moment is onze wereldwijde energie voor 80% afkomstig van fossiele brandstoffen. Er zijn nog grote voorraden fossiele brandstoffen, die tegen relatief lage kosten kunnen worden gewonnen. En er is nog niet genoeg duurzame energie op grote schaal beschikbaar om de energie-opwekking uit fossiele brandstoffen te vervangen.
CO2 en klimaatverandering
Het klimaat is de gemiddelde weerstoestand over een periode van minimaal 30 jaar. Sinds het begin van de twintigste eeuw is de gemiddelde temperatuur met ongeveer 0,74 °C gestegen. Tegelijkertijd is, sinds de industriële revolutie, de concentratie aan broeikasgassen zoals CO2 in de atmosfeer sterk toegenomen. Modelberekeningen van het International Panel on Climate Change (IPCC) geven aan dat de gemiddelde temperatuur op aarde tussen 1990 en 2100 met 1,1 °C tot 6,4 °C stijgt. Bij temperatuurstijgingen van meer dan 2 °C krijgen mens en milieu last van zeespiegelstijging, toename van droogte- en hitteperioden, extreme neerslag en andere effecten.
Die schade aan het milieu willen we voorkomen, en daarvoor is het nodig dat de CO2-uitstoot (CO2 die door menselijke activiteiten, zoals elektriciteitsopwekking, transport of industrie in de lucht komt) drastisch naar beneden gaat.
Drie maatregelen voor CO2-vermindering
Hoe kunnen we de CO2-uitstoot verminderen? Het model van de Trias Energetica laat zien dat we op drie manieren dit doel kunnen bereiken. Omdat we in relatief korte tijd veel willen bereiken, moeten we tegelijkertijd alle drie de methodes toepassen.
- Beperk de energievraag. (Hoe minder energie we verbruiken, hoe minder brandstof we verstoken. Hierbij hoort ook het beperken van materiaalgebruik: voor productie van materialen is ook energie nodig. Recyclen valt daarom onder deze eerste methode.)
- Gebruik duurzame energie. (Uiteindelijk willen we 100% energie gebruiken uit hernieuwbare bronnen, zoals zonne-energie, windenergie of biomassa. Er zijn dan geen fossiele brandstoffen meer nodig).
- Indien nodig, gebruik fossiele brandstoffen zo efficient en schoon mogelijk.
In Nederland was het aandeel van elektriciteit geproduceerd met hernieuwbare bronnen als zon, wind, biomassa en waterkracht 9,1 % in 2010 (bron: Energie in Nederland 2011). De Nederlandse regering wil dat dit percentage in 2020 is gegroeid naar 14% (bron: dossier Duurzame energie op rijksoverheid.nl). Dit gaat niet vanzelf. Op internationaal niveau zijn afspraken gemaakt over CO2-reductie, o.a. in het Kyoto-protocol uit 1997 (Nederland moet in de periode 2008-2012 zijn CO2-uitstoot met 6 % verminderen, vergeleken met 1990) en door de Europese Unie.
CO2-opslag overgangsmaatregel
CO2-afvang en -opslag is een techniek die onder de derde methode valt. Het is een manier om, zolang we nog afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen, deze zo efficiënt en schoon mogelijk te gebruiken. Deze techniek bestaat uit een aantal stappen:
- afvang: haal CO2 uit de rookgassen van bijvoorbeeld elektriciteitscentrales of chemische fabrieken
- transport: vervoer CO2 naar een plek waar het kan worden gebruikt, zoals de kassen van tuinders, of opgeslagen
- opslag: sla CO2 op zodat het niet meer vrijkomt in de atmosfeer, bijvoorbeeld in lege gasvelden onder de Noordzee
CO2-opslag is niet alleen nuttig in de elektriciteitsector. Bij het maken van staal is koolstof bijvoorbeeld nodig voor het productieproces, en worden zeer hoge temperaturen gevraagd. Er is nog geen technische oplossing waardoor fossiele brandstoffen niet meer nodig zijn bij staalproductie. Door CO2 af te vangen en elders op te slaan, kan de CO2-uitstoot van de staalindustrie wel worden verminderd. Kortom, CO2-opslag is een nuttige techniek in de strijd tegen klimaatverandering in de overgangsperiode waarin Nederland omschakelt naar andere, koolstofarme vormen van energie.