De jacht op CO2

Het is technisch mogelijk kooldioxide (CO2) dat vrijkomt bij het winnen of verbranden van fossiele brandstoffen af te scheiden en voor lange tijd op te slaan in daarvoor geschikte geologische formaties. Maar voordat dit op grote schaal kan gebeuren, hebben we nieuwe baanbrekende en betaalbare technologie nodig en moeten we meer te weten komen over de langetermijngevolgen van de CO2-opslag. Een nieuw Europees onderzoeksinitiatief waaraan ook ExxonMobil actief deelneemt, beoogt onder andere meer inzicht te verwerven in de betrouwbaarheid van de ondergrondse reservoirs.

TEKST ANTON BUYS | FOTO'S EXXONMOBIL EN STEFAN DEWICKERE | ILLUSTRATIE B-GRAPHIC

Er zijn ruwweg drie manieren om emissies van kooldioxide te verminderen. De eerste en efficiëntste manier is het besparen van energie. De tweede is het vervangen van fossiele brandstoffen door hernieuwbare alternatieve energiebronnen zoals wind, zon en biobrandstoffen. De derde is het voorkómen van CO2-emissies uit grote emissiebronnen zoals kolengestookte elektriciteitscentrales, door het af te vangen en op te bergen in speciaal daarvoor bestemde reservoirs (internationaal staat dit bekend als Carbon Capture & Storage of CCS). Een commerciële variant hiervan is het leveren van het aldus geproduceerde CO2 aan geïnteresseerde afnemers zoals de glastuinbouw of kunstmestproducenten.

Afvangen en opslaan of nuttig gebruiken van CO2 is op het eerste gezicht een aantrekkelijke optie, aangezien het mes aan twee kanten snijdt: de wereld zou voor haar stijgende energiebehoeften een beroep kunnen blijven doen op de onmisbare voorraden fossiele brandstoffen en tegelijkertijd de emissies substantieel kunnen verminderen. Een complicatie is dat de meeste technologie waarmee CO2 doeltreffend geïsoleerd kan worden uit verbrandingsgassen, nog in de kinderschoenen staat en dat weinig bekend is over het 'gedrag' van opgeslagen CO2 op langere termijn.

Hoe werkt CCS? | CCS verloopt in drie stappen. De CO2 die bij verbranding ontstaat, moet eerst worden af gescheiden en gecomprimeerd, dan worden getransporteerd via pijpleiding of per schip en ten slotte worden geïnjecteerd in daarvoor geschikte gas dichte geologische formaties. Dit gebeurt nog nergens op industriële schaal, doordat de benodigde investeringen gigantisch zijn en de nodige vragen bestaan rond de betrouwbaarheid en milieueffecten van de CO2-opslag.

Onlangs is in Europees kader een onder zoek gestart naar de lange termijn gevolgen van CO2-opslag in grote ondergrondse reservoirs. Dit CO2ReMoVe-project, zoals het officieel heet, staat onder auspiciën van het Directoraat-generaal Onderzoek van de Europese Commissie. Het heeft tot doel meer inzicht te verwerven in de risico's die met het opslaan van CO2 gepaard gaan en wetenschappelijke standaarden te ontwikkelen om de impact van CO2-opslag nauwgezet en objectief te kunnen bestuderen. Het CO2ReMoVeproject heeft in totaal 29 partners, een consortium dat bestaat uit industriële bedrijven en instellingen zoals het Internationaal Energie-Agentschap en een aantal nationale en academische onderzoeksinstellingen. De Europese Unie bekostigt acht miljoen euro van het initiatief; de andere deelnemers nemen zeven miljoen euro voor hun rekening.
Een van die deelnemers is ExxonMobil, dat het programma financieel steunt met ruim één miljoen euro en bovendien kennis en ervaring ter beschikking stelt die de onderneming als een van de pioniers op dit gebied in de afgelopen jaren heeft verworven. De Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek, TNO, coördineert de voortgang van CO2ReMoVe.

Mogelijke milieuproblemen | Aangezien CO2 in grote hoeveelheden in de vrije natuur voorkomt, zou een buitenstaander zich onwillekeurig kunnen afvragen welke acute en minder acute milieuproblemen het ontsnappen van eenmaal opgeborgen CO2 zou moeten veroorzaken.
Emile Elewaut geeft het antwoord. Hij is geoloog, werkzaam bij TNO in Utrecht en was als projectcoördinator direct betrokken bij de voorbereiding van CO2ReMoVe. 'Als je CO2 opslaat in de buurt van een plek waar grondwater stroomt, kan het misgaan. Zodra kooldioxide met water reageert, ontstaat namelijk zuur. Dat moeten we dus voorkómen. Daarnaast willen we er natuurlijk absoluut zeker van zijn dat het opgeslagen CO2 langdurig blijft waar het is en niet weglekt, omdat anders alle moeite voor niets zou zijn geweest. Het zijn dit type risico's die we absoluut onder controle moeten hebben, wil CCS een kans van slagen hebben. Daarom zijn we CO2ReMoVe gestart, waarbij we de betrouwbaarheid van verschillende soorten reservoirs over een reeks van jaren op de voet volgen.'

Volgens Elewaut is het afscheiden en opslaan van kooldioxide, naast energiebesparing en het ontwikkelen van alternatieve energiebronnen, een veelbelovende manier om de emissies terug te dringen, maar we moeten nog wel even geduld hebben. 'Het afvangen van CO2 is het moeilijkste en duurste onderdeel van CCS. Ik schat daarom dat het nog wel even duurt voordat de benodigde elektriciteitscentrales kosteneffectief gebouwd kunnen worden. Opslaan is technisch nu al goed mogelijk, maar we moeten er zoals gezegd achter zien te komen hoe het opgeslagen CO2 zich onder dergelijke omstandigheden op kortere en langere termijn gedraagt. Als er ergens een mogelijkheid is om CO2 op te slaan in een gebied waar mensen wonen, moet immers duidelijk zijn dat dit absoluut veilig is. En als je CO2-opslag mee wilt laten doen aan het emissiehandelssysteem, zoals de Europese Commissie graag wil, dan moet vaststaan dat de CO2 de eerste eeuwen niet opnieuw in de atmosfeer komt.'

< Emile Elewaut, TNO: "Het afvangen van CO2 is het moeilijkste en duurste onderdeel van CCS." >

Energie uit, afval in | Het onderzoek vindt de komende vijf jaar plaats op verschillende plekken binnen en buiten de EU. Het gaat om het Sleipner-cluster in het Noorse deel van het Continentaal Plat, het Snøhvit-gasveld in de Barentz Zee, het In Salah-gaswinningsproject in Algerije en een ondergrondse aardgasopslagplaats in het Duitse Ketzin.
Emile Elewaut: 'Op al deze plaatsen wordt momenteel CO2 afgevangen en geïnjecteerd, ideaal voor dit onderzoek dus. Het is de bedoeling dat we de groep onderzoekslocaties nog uitbreiden met vergelijkbare locaties in India, Zuid-Afrika en Argentinië. Zulke CCS-projecten hebben overigens op zich weinig te maken met het klimaatvraagstuk, meer met productkwaliteit, omdat het CO2-percentage in aardgas aan een maximum is gebonden. Het gas in Sleipner is daarvan een goed voorbeeld. De hoeveelheid CO2 in het geproduceerde aardgas mag niet hoger zijn dan 2,5 procent, maar er zit 4 tot 10 procent in. Om aan de verkoopvoorwaarden te kunnen voldoen, wordt het gewonnen gas naar een apart platform verpompt, waar de kooldioxide wordt geëxtraheerd en ten slotte in de Noordzeebodem wordt geïnjecteerd.
Ook In Salah is een voorbeeld van een project waar CO2-opslag primair een ander doel dient, in dit geval verbeterde gasproductie. Vergelijkbare CO2-injectie- en opslagmethoden worden ingezet om de winning van olie te verbeteren. Ik vind dit een typische win-winsituatie: energie uit, afval in.'

Verschillende soorten reservoirs | Het meeste potentieel voor CO2-opslag op grote schaal hebben zilte waterhoudende grondlagen zoals Sleipner, Snøhvit en Ketzin. Wereldwijd wordt de capaciteit van deze reservoirs op maar liefst 10.000 miljard ton CO2 geschat; dat is vergelijkbaar met wat de komende eeuwen door menselijke activiteit in de atmosfeer terecht zal komen. Lege of leeg rakende koolwaterstofreservoirs (K12B in het Nederlandse Noordzeegebied bijvoorbeeld) zijn samen nog eens goed voor een kleine 1000 miljard ton en in onwinbare steenkoollagen zou ten slotte nog eens 40 miljard ton kunnen worden opgeborgen.
Al deze opties hebben voor- en nadelen. Zilte waterhoudende grondlagen hebben een enorme capaciteit, maar het is bij gebrek aan historische onderzoeksgegevens nog niet bekend hoe betrouwbaar ze zijn op de langere termijn. Koolwaterstofreservoirs hebben zich al bewezen als betrouwbaar (het gas blijft zitten waar het zit), de locaties zijn bekend en het proces van afscheiding en opslag is relatief goedkoop. Nadeel is dat ze in het algemeen ver zijn verwijderd van de emissiebronnen, zoals elektriciteitscentrales, waardoor het kostenvoordeel minstens teniet wordt gedaan. Steenkoollagen bevinden zich weliswaar vaak dichtbij de CO2-emissiebronnen, maar daar staat weer tegenover dat het niet eenvoudig is CO2 hierin te injecteren door de beperkte doordringbaarheid van de steenkool.

Best practices | Er moet dus nog het een en ander gebeuren, voordat het afscheiden en opslaan van kooldioxide een substantiële bijdrage kan leveren aan het terugdringen van de emissies. Maar het begin is er. Emile Elewaut: 'Alles begint met goede ideeën. Voor grootschalige CO2-opslag in geologische structuren kunnen we daarbij nu al profiteren van de kennis die we hebben, niet in de laatste plaats dankzij de activiteiten van oliemaatschappijen. CO2ReMoVe zal naast alle andere initiatieven op dit gebied het bewijs moeten leveren dat CCS veilig en betrouwbaar is. Einddoel van ons programma is een set van best practices aan te bevelen. De rest is politiek, en economie.'