Als we afscheid gaan nemen van fossiele brandstoffen als bron van koolstof, komt de vraag op wat dan onze bron zal moeten zijn. Lux Research komt met een antwoord: benutting van CO2. Dit zal aan de vraag naar koolstof kunnen voldoen, zonder gebruik te maken van fossiele koolstof. Maar het zal wel gereguleerd moeten worden.
Een alternatief voor opslag
Lux is een adviesbedrijf uit Boston dat zich toelegt op duurzame innovatie. Zij schrijven dat benutting van CO2 naar voren komt als een alternatief pad voor ondergrondse opslag. Dit geeft ook de mogelijkheid om hiermee waarde te scheppen. Ze schatten de wereldwijde CO2-markt op $ 70 miljard in 2030, en op $ 550 miljard in 2040. CO2 kan op een paar manieren worden omgezet in waarde toevoegende stoffen: thermochemisch, elektrochemisch of biologisch.
‘Zelfs in een werkende koolstofvrije economie,’ schrijft Lux, ‘zullen we nog steeds behoefte hebben aan een gestage stroom van koolstofverbindingen, als grondstof of anderszins.’ Maar die koolstof zal steeds meer uit niet-fossiele bronnen komen. Daarom zullen we steeds meer producten maken uit CO2 ‘afkomstig uit biomassa, industriële uitstoot, en de lucht.’ En volgens het International Energy Agency zijn er al plannen voor meer dan 20 commerciële CO2-vangende fabrieken. Om deze om te zetten in synthetische brandstoffen, chemicaliën en bouwmaterialen. Bovendien ziet Lux mogelijkheden voor de productie van polymeren, voedsel en koolstofadditieven uit CO2-vangst.
Investeringen nemen toe
Lux schrijft dat er vanaf 2021 een duidelijke toename is van investeringen in CO2-benutting. Voor 2021 waren de meeste investeringen in bouwmaterialen en kunststoffen. Maar sindsdien zijn de investeringen diverser geworden. Nu gaat het meeste geld naar productie van chemicaliën uit CO2. De meeste daarvan vinden plaats in Amerika en Europa, waar regeringen zulke investeringen ondersteunen.
Bekeken per sector wordt CO2 bij de bouw gebruikt om beton te maken of om cement sneller uit te harden. De stof kan ook worden gebruikt om brandstoffen te maken als dieselolie en methaan. Bij de chemie wordt CO2 gebruikt om C1-chemicalien als methanol en mierenzuur te maken. Hij kan ook worden gebruikt bij het maken van polymeren als polycarbonaat of polyhydroxyalkanoaten. Maar CO2 kan ook worden gebruikt in de voedselsector. Daar worden er eiwitten van gemaakt. Tenslotte kan CO2 ook worden gebruikt voor het maken van koolstofnanobuisjes en grafeen.
Bouwmaterialen en synthetische brandstoffen
CO2 kan direct worden gebruikt in bouwmaterialen. Bijvoorbeeld om toeslagstoffen te maken of om direct te injecteren in vloeibare beton om deze uit te harden. Productie van CO2 is onvermijdelijk bij het maken van cement (gemaakt uit ontleding van kalksteen), maar als we deze uitstoot benutten kan de industrie deze voorkomen. Dit pad is nu al commercieel haalbaar. Lux schrijft dat 26 bedrijven op dit gebied initiateven ontplooien.
CO2 kan ook worden gebruikt bij het maken van synthetische brandstoffen, zoals vliegtuigbrandstof en methaan. Hier zijn 17 bedrijven actief. Maar toepassing wordt tegengewerkt doordat deze synthetische brandstoffen duurder zijn da fossiele brandstoffen. Ze moeten daarom met regels worden ondersteund. Luchtvaartbedrijven zijn hierbij sleutelspelers.
Chemische tussenproducten
En dan kan CO2 ook worden gebruikt bij de productie van chemische tussenproducten als methanol en mierenzuur. Hoewel productie van chemicaliën uit CO2 erg energie-intensief is. Voor echte toepassing moet er goedkope duurzame energie beschikbaar komen, en groene waterstof. Met andere woorden: dit is vooral toekomstmuziek. Toch zijn er 34 bedrijven actief op dit gebied.
CO2 kan ook dienen als grondstof bij polymeren als nieuwe polycarbonaten, polyurethanen en polyhydroxyalkanoaten. Deze moeten dan wel concurreren met groene materialen. Daarom gaat nu de meeste belangstelling uit naar nieuwe kunststoffen – stoffen met een laag marktaandeel op dit moment. Met andere woorden: dit heeft nu geen grote invloed op vermindering van de koolstof-uitstoot.
Voedsel
Maar CO2 kan ook worden gebruikt als grondstof voor eiwitten als menselijk of dierlijk voedsel. Een terrein met grote beloften, maar nog onderontwikkeld. In principe kunnen afzonderlijke cellen eiwitten maken uit CO2. Dit is een veld met veel technische problemen; bovendien zal toepassing veel investeringen vragen. Toch maken sommige grote spelers zich al op voor deze toepassing.
Nog verder in de toekomst ligt de productie van nanomaterialen als grafeen. In principe kunnen deze materialen heel veel CO2 opnemen. Maar dan moeten kosten en productkwaliteit wel duidelijk verbeteren.
Op korte termijn
Al met al zijn bouwmaterialen, chemicaliën en synthetische brandstoffen op korte termijn de meest belangrijke producten. Voor veel processen is groene waterstof een noodzakelijke grondstof. Maar bouwmaterialen, kunststoffen en mierenzuur hebben geen groene waterstof nodig en deze zijn daarom de speerpunten van de ontwikkeling. Andere sectoren kunnen beginnen met fossiel gemaakte waterstof, maar moeten zich dan wel bewust zijn van de emissies over de hele levenscyclus.
Maar volgens Lux zijn er ook elektrochemische technologieën in ontwikkeling waarmee we direct chemicaliën kunnen produceren uit CO2 en water. Hiermee kunnen we de productie van speciale chemicaliën opstarten. Dan zou de chemiesector kunnen voortgaan zonder gebruik te maken van olie en gas. Een uniek uitgangspunt voor nieuwe bedrijfsmodellen en inkomensstromen.
Ondersteuning door regels
Zulke paden zullen ondersteuning nodig hebben van regelgeving, zegt Lux. ‘Met de bestaande regelgeving is permanente opslag voordeliger dan benutting van CO2.’ Maar als de technologie zich verder ontwikkelt, kan dit veranderen. Toch zal ‘ondersteunende regelgeving belangrijk zijn bij het concurrerend maken van producten gemaakt met CO2.’
Kortom, benutting van CO2 ontwikkelt zich snel ten opzichte van permanente opslag. Deze zal de vraag naar koolstofverbindingen dekken, zonder afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. We moeten het product, niet het proces ondersteunen, zegt Lux. Dat betekent: kiezen van het best passende product. Al is ondersteuning met regels nog steeds nodig om een marktaandeel te verwerven. Want de meeste stoffen gemaakt met CO2 zullen duurder blijven dan hun evenknieën uit fossiele brandstoffen.
Interessant? Lees dan ook:
Nuttig gebruik van CO2, een groeisector
Afvang en hergebruik van kooldioxide (CCU)
Direct air capture van CO2: gevaarlijke onzin
CCU, Carbon Capture and Utilization, als grondstof zelfs beter dan biomassa