-
1. Wat is CO2?
-
CO2 is een natuurlijk voorkomend gas in de atmosfeer. De natuurlijke concentratie in de atmosfeer is laag (0,039 %). Deze concentratie neemt jaarlijks toe als gevolg van gebruik van fossiele brandstoffen. CO2 ontstaat onder andere bij verbrandingsprocessen, wordt uitgestoten door vulkanen en geisers, en ontstaat als het product van de stofwisselingen van dieren (en mensen).
CO2 wordt gebruikt door planten, die het met behulp van zonlicht omzetten in glucose, om zo te groeien. De emissie door dieren en het verbruik door planten vormt samen een cyclus. De meeste CO2 wordt echter geabsorbeerd door oceanen.
CO2 heet voluit koolstofdioxide en bestaat uit een koolstof en twee zuurstofatomen.
-
2. Waar komt u CO2 tegen in het dagelijks leven?
-
CO2 wordt ook wel koolzuur genoemd en is algemeen bekend als de prikkels in frisdrank en bier. Koolzuur (H2CO3) is eigenlijk de oplossing van CO2 in water. Daarnaast wordt CO2 gebruikt om branden mee te blussen en als gas om mee te lassen. Bevroren CO2 is bekend als droogijs en wordt gebruikt om te koelen.
CO2 komen we echter het meeste tegen als we het zelf produceren en (in lage concentratie) uitademen.
-
3. Is CO2 gevaarlijk?
-
In zijn natuurlijke concentratie is CO2 niet gevaarlijk. In hogere concentraties, zowel kunstmatig als natuurlijk, kan CO2 wel gevaarlijk zijn. Het eerste gevaar is, dat CO2 zwaarder is dan lucht en hierdoor zuurstof kan verdringen. Dit kan echter alleen gebeuren in zeer windstille situatie of als de CO2 niet weg kan, bijvoorbeeld in een dal of besloten ruimte.
In hoge concentratie is CO2 ook giftig voor mensen. Vanaf 1% concentratie (dertig maal de natuurlijke concentratie) leidt CO2 tot sufheid, vanaf 5% tot paniekaanvallen en gevaar voor bewusteloosheid. Nog hogere concentraties leiden tot ademstilstand en zijn dus dodelijk.
CO2 heeft ook positieve effecten. Planten gaan bij hogere concentraties tot 50% harder groeien. Dit gegeven wordt gebruikt in de tuinbouw.
-
4. Waarom is CO2 een probleem?
-
De belangrijkste reden dat CO2 in het nieuws is, is dat het een broeikasgas is. CO2 absorbeert warmte van de zon en verhindert dat de aarde deze warmte weer uit kan stralen. Een stijging van de CO2-concentratie leidt daardoor tot een stijging van de temperatuur op aarde.
Algemeen wordt aangenomen dat menselijke activiteiten ervoor gezorgd hebben dat er nu 35% meer CO2 in de atmosfeer is dan voor de industrialisatie (van 0.028% naar 0.039%). CO2 is niet het enige en niet het sterkste broeikasgas. Waterdamp is bijvoorbeeld verantwoordelijke voor een groter deel van het totale broeikaseffect.
CO2 komt echter bij alle menselijke activiteiten vrij en is daarom een goede maatstaf voor de invloed van de mens op het broeikaseffect. De stijging van het CO2-gehalte komt voor ongeveer 75% door verbranding van fossiele brandstoffen en voor 25% door ontbossing en erosie van het aardoppervlak. Internationaal is daarom CO2 gekozen als de maat voor vervuiling door de mens.
Een ander effect van de hogere CO2-concentratie is, dat er meer CO2 wordt geabsorbeerd door de oceanen. Hierdoor worden deze oceanen zuurder wat weer invloed heeft op het leven in de oceanen en is vooral negatief voor algen en koralen.
Omdat CO2 de maat is voor de problemen met het broeikaseffect, wordt geprobeerd de groei van deze vervuiling tegen te gaan door het toewijzen van CO2-emissierechten. In deze emissierechten wordt vervolgens gehandeld. Afvang en opslag van CO2 kan de emissie van de industrie verminderen en dit levert daarmee een verhandelbaar emissierecht op. CO2-afvang en -opslag is daarmee niet los te zien van economische belangen.
-
5. Hoe kan CO2 worden opgeslagen?
-
In principe zijn er drie manieren om CO2 op te slaan.
Opslag in geologische formaties
Hierbij wordt CO2 onder de grond gestopt, bijvoorbeeld op plaatsen waar eerder olie, gas of kolen zijn gewonnen. Het kan echter ook in andere poreuze gesteenten of in diepe grondwaterreservoirs. In Nederland was sprake van opslag in oude gasvelden (zoals in Barendrecht en Bergen) of in kolenlagen (zoals in Geleen).
Een bijkomend effect van deze manier van opslag is dat het ook kan worden gebruikt om meer olie of gas uit de grond te halen; de CO2 wordt gebruikt om de olie onder druk te zetten. Met het injecteren van CO2 is al vrij veel ervaring opgedaan.
Opslag in oceanen
Het overgrote deel van de CO2 wordt al geabsorbeerd door Oceanen. Dit proces zou versneld kunnen worden door de CO2 op grote diepte in de oceaan te injecteren waarna het oplost in het zeewater. Probleem is echter dat deze opslag niet permanent is, aangezien de CO2 in de oceaan na verloop van tijd weer een evenwicht vormt met de atmosfeer, en voor een deel alsnog in de lucht komt. Dit gebeurt echter op zeer lange termijn (honderden jaren).
Minerale opslag
In deze vorm wordt CO2 eerst chemisch gebonden aan een vaste stof, bijvoorbeeld calcium of magnesium.
Voor deze Q&A wordt verder uitgegaan van opslag in geologische formaties.
-
6. Hoe helpt CO2-opslag tegen het broeikaseffect?
-
Opslag van CO2 helpt doordat een broeikasgas direct wordt opgeslagen en daarmee niet in de atmosfeer komt. Door de relatief kleine schaal van bestaande projecten en de relatief hoge kosten is de verwachting dat CO2-afvang maar een kleine rol zal spelen in de overgang naar duurzaam energiegebruik.
Bij de drie grootste CO2-opslagprojecten in de wereld (opslag in het Sleipnir-olieveld voor de kust van Noorwegen, injectie in het Weyburn-olieveld in Canada en injectie in het Salah-gasveld in Algerije) wordt samen ongeveer evenveel CO2 opgeslagen als wordt geproduceerd door één kolencentrale met een vermogen van 800 MW. (De vergelijkende getallen zijn in ton CO2 per dag. Voor zowel de centrale als voor de injectie. Hier wordt dus een opslagtempo aangeduid en niet een absolute hoeveelheid.)
Ter vergelijking: de nieuwe centrales die op dit moment in de Eemshaven en op de Maasvlakte gebouwd worden leveren bijna allemaal tussen de 800 en 1600 MW. De huidige schaal van opslag is dus veel te klein om echt invloed te hebben.
Op korte termijn (vijf jaar) heeft van CO2-opslag een zeer klein effect op het broeikaseffect. Grootschalige toepassing van CO2-opslag wordt niet verwacht voor 2020. Het kan wel bedrijven helpen om hun broeikasgasemissie naar beneden te brengen.
-
7. Hoe werkt CO2-afvang?
-
In principe zijn er drie mogelijke manier om CO2 af te vangen:
Afvang na verbranding
Het rookgas wordt door een oplosmiddel geleid waarin de CO2 oplost. Nadat het CO2 eruit gehaald is, wordt het oplosmiddel hergebruikt. Dit is een goed ontwikkelde techniek die toepasbaar is voor conventioneel gestookte energiecentrales. Het kost veel energie om de CO2 weer uit het oplosmiddel te halen.
Afvang voor verbranding
Hierbij wordt de brandstof voor verbranding omgezet in een stof die na verbranding geen CO2 oplevert. Een voorbeeld hiervan is Syngas, een mengsel koolmonoxide en waterstofgas. Dit omzetproces levert zelf wel CO2 op.
Verbranding van brandstof met zuivere zuurstof
Dit type verbranding levert rookgassen op met een hoge concentratie CO2, zodat dit makkelijker af te vangen is. Uiteraard moet hiervoor wel eerst zuivere zuurstof worden geproduceerd.
Afhankelijk van het type industrie zijn al deze methoden al geruime tijd in gebruik en is de doelmatigheid goed gedocumenteerd.
-
8. Hoe wordt CO2 getransporteerd?
-
CO2 wordt over het algemeen getransporteerd met pijpleidingen. Zolang CO2 droog en afgesloten vervoerd wordt, levert het geen gevaar op. In contact met water vormt zich echter koolzuur (H2CO3), wat zuur en corrosief is. Transport van CO2 vraagt daarom een grote zorg voor het gesloten en droog houden van druksystemen. Met betrekking tot CO2-pijpleidingen zijn er nog veel onbeantwoorde vragen.
-
9. Hoe wordt CO2 opgeslagen in oude gasvelden?
-
CO2 wordt over het algemeen als een superkritische vloeistof in het veld gepompt. Dit is een vloeistof die op een druk en temperatuur is, die boven het verdampingspunt is, maar zo gecomprimeerd is dat de vloeistof niet kan verdampen. Afhankelijk van het type geologische formatie zijn er verschillende mechanismen die voorkomen dat het gas ontsnapt.
-
10. Is CO2-opslag veilig?
-
Experts zijn het er over het algemeen over eens dat een goed geologisch onderzoek nodig is, voordat opslag veilig mogelijk is. Zijn deze studies gedaan, dan is het gevaar niet groter dan bij bijvoorbeeld aardgas winning. Goed geselecteerde velden moeten CO2 voor een zeer lange tijd kunnen opslaan (miljoenen jaren).
Naar mijn mening komt het grootste risico bij CO2-opslag niet van het reservoir, maar van de leidingen en installaties die nodig zijn om de CO2 te transporteren en injecteren.
-
11. Hoeveel ervaring is er met opslag van CO2 in gasvelden?
-
Doordat CO2-injectie eerder op vrij grote schaal is toegepast om het winnen van olie en gas te verbeteren, is er redelijk veel ervaring met injectie van CO2 in oude velden. De grootste proefprojecten, die op dit moment lopen, hebben dan ook Enhance Oil Recovery (EOR) als oorsprong en niet CO2-opslag.
Schematisch overzicht van CO2-opslag.
(Klik op de afbeelding voor vergroting)
-
12. Zijn er eerder ongelukken geweest met CO2-opslag?
-
De meest grote ongelukken met CO2 zijn niet gebeurd bij CO2-opslag, maar bij natuurlijk voorkomen van CO2 of bij andere toepassingen. Het beroemdste voorbeeld is de ramp bij het Nyosmeer in Kameroen in 1986. Hier kwam door bijzondere omstandigheden een grote hoeveelheid CO2 uit een meer vrij, waarbij 1700 mensen omkwamen. Een ander voorbeeld is een ongeluk met een brandblusinstallatie in 2008 in Duitsland waarbij meer dan 200 mensen gezondheidsklachten rapporteerden.
Er zijn ook berichten over problemen met CO2-lekkage bij opslag- of injectieprojecten. Zo overleden in Berkel en Rodenrijs een aantal eenden door lekkage uit leidingen. Berichten over grote lekkages bij het opslagproject in Weyburn worden tegengesproken door instanties, maar lekkage is hier zeker niet uit te sluiten. Een groep van dertig researchinstituten is betrokken bij het onderzoek.
-
13. Welke CO2-afvang project zijn er in de wereld, in Europa en in Nederland?
-
In totaal zijn er meer dan honderd studieproject naar CO2-afvang in de wereld. Volgens huidige plannen zouden er in Europa in 2015 twaalf grote proefprojecten actief moeten zijn met totale kosten van vijf miljard euro. Op dit moment is de voortgang echter zo langzaam dat dit waarschijnlijk op geen enkele manier gehaald wordt. Op dit moment is financiering voor ongeveer acht projecten rond.
Wereldwijd zijn er op dit moment 72 grootschalige projecten actief, waarvan vijf in Nederland. Details zijn te vinden op de website van het Global CCS Institute.
-
14. Wat kost CO2-opslag?
-
CO2-afvang en -opslag heeft twee grote nadelen. Ten eerste is voor het afvangen van de CO2 veel energie nodig. Een centrale met CO2-afvang gebruikt naar schatting 20% meer brandstof. Ten tweede is de opslag duur en de verwachting is dat dit zo zal blijven.
Voor het CO2-opslagproject in Barendrecht werden de kosten geschat op vierentwintig euro per ton CO2. Dit is relatief laag in vergelijking met andere projecten. Afgezet tegen de prijs van emissierechten van twaalf tot achttien euro per ton is dit echter nog veel te duur.
-
15. Is CO2-opslag duurzaam?
-
Hoe mooi het idee van CO2-opslag ook is, het zal altijd heel duur blijven. Ook is de schaal op dit moment nog zo klein dat het nauwelijks impact heeft op het broeikasprobleem. De verwachting is dan ook dat CO2-opslag maar een kleine rol zal spelen in de overgang van fossiele brandstof naar duurzame energie. In combinatie met gebruik van biomassa en restwarmte kan het echter weldegelijk een bijdrage leveren. Zie voor meer informatie het rapport van Rotterdam Climate Innitiative. Uiteindelijk zal iedere echt duurzame oplossing echter inhouden dat er minder fossiele brandstoffen gebruikt worden.
Wat betreft veiligheid van CO2-opslag zijn er nog veel onbeantwoorde vragen. Zijn er werkelijk lekken in Canada en waarom? Hoe kunnen leidingen en injectiesystemen veilig gebruikt worden?