CO2-opvang en -opslag (CCS/CCUS): hoe werkt het en wie past het toe?

Carbon Capture and Storage (CCS) en Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) zijn technologieën waarbij CO2 wordt afgevangen bij de bron van uitstoot, getransporteerd en vervolgens permanent opgeslagen of nuttig hergebruikt. Deze technieken worden internationaal gezien als onmisbaar gereedschap om de klimaatdoelen te halen, met name voor industrieën die moeilijk volledig kunnen verduurzamen via elektrificatie alleen.

Hoe werkt CO2-afvang: de drie hoofdprocessen

Er zijn drie principiële methoden om CO2 uit industriële processen af te vangen:

Post-combustion capture

Bij dit meest toegepaste proces wordt CO2 afgevangen na de verbranding van fossiele brandstoffen. De rookgassen worden door een vloeistof (sorbent) geleid die CO2 absorbeert. Vervolgens wordt de sorbent verwarmd, waardoor de CO2 vrijkomt in geconcentreerde vorm. Dit proces kan worden toegepast op bestaande installaties zonder grondige aanpassingen aan het productieproces zelf, wat het aantrekkelijk maakt voor retrofitting van bestaande fabrieken en energiecentrales.

Pre-combustion capture

Hierbij wordt brandstof eerst omgezet in een mengsel van waterstof en CO2, waarna de CO2 wordt afgevangen voordat de verbranding plaatsvindt. De waterstof wordt vervolgens als schone brandstof ingezet. Dit proces is bijzonder relevant voor de productie van blauwe waterstof uit aardgas en voor IGCC-centrales (Integrated Gasification Combined Cycle).

Oxyfuel combustion

Bij deze methode vindt verbranding plaats in puur zuurstof in plaats van gewone lucht. Hierdoor bestaat het rookgas bijna uitsluitend uit CO2 en water, waarna het water kan worden gecondenseerd en de CO2 eenvoudig kan worden gescheiden. Dit resulteert in een hoge concentratie CO2 in de uitstoot, wat afvang efficiënter en goedkoper maakt, maar vereist een dure luchtscheidingsinstallatie.

Van opvang naar opslag: de transportketen

Na afvang wordt CO2 gecomprimeerd tot een superkritische vloeistof en via pijpleidingen of in vloeibare vorm per schip getransporteerd naar de opslaglocatie. In Nederland is het Porthos-project (Port of Rotterdam CO2 Transport Hub and Offshore Storage) het meest gevorderde initiatief: CO2 van grote industriële emittenten in de Rotterdamse haven wordt via een pijpleiding naar lege gasvelden onder de Noordzee getransporteerd.

Geologische opslag vindt voornamelijk plaats in:

• Lege olie- en gasvelden: Deze structuren zijn miljoenen jaren dicht gebleven en worden beschouwd als veilige opslaglocaties. Nederland heeft significante potentiële capaciteit in uitgeputte Noordzee-velden.
• Diepe zoutwateraquifers: Poreuze gesteentelagen diep in de aarde, gevuld met zout water, bieden enorme opslagcapaciteit wereldwijd.
• Onwinbare steenkoollagen: CO2 kan worden geabsorbeerd door steenkool, waarbij methaan vrijkomt dat als brandstof kan worden gebruikt via enhanced coal bed methane recovery.

CCUS: CO2 als grondstof in plaats van afval

De 'U' in CCUS staat voor utilization — het nuttig hergebruiken van afgevangen CO2 in plaats van het alleen op te slaan. Dit opent interessante commerciële mogelijkheden:

• Synthetische brandstoffen (e-fuels): CO2 kan worden gecombineerd met groene waterstof om synthetisch kerosin, diesel of methaan te produceren. Dit is bijzonder relevant voor de luchtvaart- en scheepvaartindustrie, waar directe elektrificatie moeilijk haalbaar is.
• Bouwmaterialen: CO2 kan worden gemineraliseerd in betonproducten of kalkgesteente, waardoor het permanent wordt vastgelegd in het materiaal en tegelijkertijd de kwaliteit van het beton verbetert.
• Chemische industrie: Polycarbonaten, polyolen en andere chemicaliën kunnen worden geproduceerd met CO2 als grondstof, ter vervanging van aardolie-gebaseerde grondstoffen.
• Glastuinbouw: CO2 wordt al decennia gebruikt in kassen om plantengroei te stimuleren. Door afgevangen industriële CO2 te gebruiken, kan de vraag naar aardgas voor CO2-productie worden verminderd.

Wie past CCS/CCUS toe en wat zijn de kosten?

CCS/CCUS is vooralsnog een technologie voor grootschalige industriële emittenten. De minimale schaal waarbij de investering rendabel wordt, ligt doorgaans bij installaties die tienduizenden tonnen CO2 per jaar uitstoten. Dit maakt het relevant voor:

• Staalproducenten en hoogovens
• Cementfabrieken (een van de grootste industriële CO2-bronnen per ton product)
• Chemische fabrieken en raffinaderijen
• Elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen
• Waterstofproductie-installaties voor blauwe waterstof

De kosten voor CCS bedragen momenteel tussen de 50 en 100 euro per ton afgevangen CO2, afhankelijk van de concentratie CO2 in de uitstoot en de transportafstand naar de opslaglocatie. Met de huidige ETS-prijs (CO2-rechten) die schommelt rond de 60 tot 80 euro per ton, begint de businesscase voor CCS in sommige sectoren sluitend te worden. Cementproductie vormt een bijzonder interessante sector omdat circa 60 procent van de CO2-emissies bij cement afkomstig is van chemische processen en niet van energieverbruik — en daarmee onontkoombaar zijn zonder CCS.

Conclusie: CCS als aanvulling, niet als vervanging

CCS en CCUS zijn waardevolle instrumenten in de transitie naar een koolstofneutrale economie, maar ze zijn geen vervanging voor fundamentele verduurzaming van productieprocessen. De voorkeur gaat altijd uit naar het voorkomen van emissies aan de bron. Echter, voor sectoren met harde emissies die technisch of economisch niet volledig te vermijden zijn — zoals cementproductie of staalvervaardiging — bieden CCS en CCUS een realistische route naar netto-nul. Nederlandse bedrijven die willen verkennen of CCS relevant is voor hun activiteiten, kunnen terecht bij de projecten van Porthos en Aramis en bij de subsidie-instrumenten van RVO voor CO2-reductietechnologie.