Air Liquide, Air Products, ExxonMobil en Shell gaan definitief in zee met Porthos voor het transport en de opslag van CO2. De bedrijven gaan vanaf 2024 samen jaarlijks 2,5 miljoen ton CO2 van hun installaties in Rotterdam afvangen.

Porthos, een joint venture van EBN, Gasunie en Havenbedrijf Rotterdam, transporteert het broeikasgas naar een leeg gasveld, twintig kilometer uit de kust. Daar wordt het op een diepte van drie tot vier kilometer onder de zeebodem opgeslagen.

Het sluiten van de definitieve contracten is een mijlpaal in de realisatie van het project. Als de benodigde vergunningen voor aanleg en gebruik van de infrastructuur en installaties verkregen zijn, wordt de definitieve beslissing genomen om het project te realiseren. Die beslissing valt naar verwachting in het voorjaar van 2022.

De bouw van het Porthos-systeem (pijpleiding op land, compressorstation, pijpleiding op zee, aanpassing van het platform op zee) duurt ongeveer twee jaar. Ondertussen leggen de betrokken bedrijven hun afvanginstallaties aan. In 2024 kan Porthos dan de eerste CO2 opslaan.

We moeten niet raar opkijken als Covestro uiteindelijk naast chemieproducent ook een belangrijke recycler wordt. Afvalplastic, biomassa en CO zullen de nieuwe grondstoffen worden voor de chemische industrie. En ook “dead dog” CO2 wordt gereanimeerd.

Een paar jaar geleden baarde Covestro opzien met het gebruik van CO2 als grondstof. In het Duitse Dormagen slaagde het chemiebedrijf erin twintig procent van de grondstof op basis van aardolie te vervangen door kooldioxide voor de productie van grondstoffen voor polyurethaanschuim. Een ultieme vorm van recycling, zo lijkt het.

Verwachtingen

Toch temperde chief technology officer Klaus Schäfer het enthousiasme enigszins in een eerder interview. Zoals het een technicus betaamt. De situatie in Dormagen is uitzonderlijk. Er is veel zuivere CO2 beschikbaar en vooral een overvloed aan energie uit een exotherm proces in een naastgelegen fabriek. “CO2 is een dead dog“, zei Schäfer destijds. Er is een enorme hoeveelheid energie nodig om het weer tot leven te wekken, om er een chemische bouwsteen of brandstof van te maken. En dan moet dat ook nog met de juiste katalysator gebeuren. Volgens de CTO van Covestro moeten we geen overdreven verwachtingen hebben dat de recycling van CO2 op industriële schaal heel snel van de grond zal komen.

Eenvoudiger bouwsteen

Toch zijn er nieuwe mogelijkheden. Bijvoorbeeld als het gaat om het gebruik van rookgassen uit de staalindustrie. Samen met ArcelorMittal en diverse andere partners, waaronder kennisinstellingen, onderzoekt Covestro de mogelijkheden om koolmonoxide (CO) en kooldioxide om te zetten in chemische bouwstenen. Uit een tussentijds rapport bleek onlangs dat de mogelijkheden veelbelovend zijn. Vooral voor regio’s waar chemische industrie en staalindustrie dicht bij elkaar liggen.

Een andere opvallende conclusie is dat een mengsel van CO, CO2 en waterstof de beste resultaten oplevert. Schäfer, die CO in het eerdere interview had omschreven als een “levendige puppy”, ziet het als een mooi mengsel. ‘Koolmonoxide heeft een veel hoger energieniveau dan kooldioxide en is daarom een veel makkelijker te verwerken chemische bouwsteen. Ik weet dat chemici het anders zouden omschrijven, maar je zou kunnen zeggen dat CO2 energie leent van CO.’

CCS

Het lijkt erop dat Duitse chemiebedrijven zich meer richten op het hergebruik van CO2 dan op ondergrondse opslag, zoals in gasvelden voor de Nederlandse kust. Schäfer is zich ervan bewust dat de situatie grotendeels de oplossingen dicteert. Hij is dan ook minder kritisch over de CCS-plannen van bijvoorbeeld de havens van Rotterdam en Antwerpen. ‘In Duitsland zijn er gewoon minder mogelijkheden, dus moeten we op zoek naar andere oplossingen’, aldus Schäfer.

Levenscyclus

Hergebruik van CO2 is een van de paden die Covestro wil bewandelen om volledig circulair te worden. Die ambitie sprak topman Markus Steilemann vorig jaar al uit. Het chemieconcern wil zijn productiefaciliteiten wereldwijd ombouwen naar alternatieve grondstoffen, zoals biomassa, maar vooral ook kunststofafval en hernieuwbare energie. Uiteindelijk zal Covestro naast producent van chemicaliën ook een innovatieve recycler worden. De producten moeten ook steeds beter worden voorbereid op latere recycling.

Chemische recycling is daarbij een belangrijk speerpunt. Hierbij worden afvalplastics weer afgebroken tot kleinere chemische moleculen. Deze dienen als grondstof voor bestaande chemische processen. In tegenstelling tot mechanische recycling, waarbij de chemische structuur van de polymeren behouden blijft, staat chemische recycling nog in de kinderschoenen.

Maar het is een belangrijke stap in de richting van massale recycling van kunststoffen, stelt Schäfer. Bij mechanische recycling breekt de polymeerstructuur van kunststoffen na een aantal keren af. Bovendien zijn verschillende kunststoffen gewoon niet recycleerbaar. Het voordeel van chemische recycling is dat je kunststoffen terugbrengt tot het oorspronkelijke molecuul of tussenproduct, dat je vervolgens kunt gebruiken als drop-in oplossing in het productieproces. Op die manier kan de levenscyclus van deze producten steeds opnieuw beginnen.

Blockchain

De circulaire ambities van Covestro vergen nog veel innovaties, en niet alleen op het gebied van chemische procestechnologie en bijvoorbeeld katalysatoren. Ook nieuwe ICT-oplossingen kunnen een bijdrage leveren. Zo is Covestro nauw betrokken bij het Nederlandse bedrijf Circularise. Dit bedrijf heeft op basis van blockchain een methode ontwikkeld om de herkomst van materialen te traceren. Tegelijkertijd worden de privacy en vertrouwelijkheid van gegevens gewaarborgd. Op die manier kan elke producent en consument de herkomst van de materialen nagaan.

Site Antwerpen

Naast alternatieve grondstoffen zoals afgedankte materialen, CO2 en biomassa is ook hernieuwbare energie noodzakelijk om tot een echt circulaire economie te komen. Covestro zal zijn productie daar dan ook geleidelijk op overschakelen. In een eerste stap betrekt het bedrijf 45 procent van zijn elektriciteitsbehoefte voor de Antwerpse site uit windenergie, geleverd door het Belgische onderdeel van energiebedrijf Engie. Vanaf 2025 zal het bedrijf ook een aanzienlijk deel van zijn elektriciteit voor zijn fabrieken in Duitsland betrekken van een windmolenpark in de Noordzee dat wordt gebouwd door de Deense energieleverancier Ørsted.

Drie partners bundelen hun krachten voor het afvangen en hergebruiken van CO2 in Wallonië. Zij gaan CO2 uit een nieuw type kalkoven combineren met groene waterstof om er methaan van te maken. Daarbij maken ze gebruik van micro-organismen.

De drie partners – Carmeuse, Engie en John Cockerill – integreren reeds beschikbare maar ook nieuwe technologieën. Carmeuse is verantwoordelijk voor de bouw, de ingebruikname en de exploitatie van de innovatieve kalkoven. Het nieuwe eraan is dat deze een geconcentreerde CO₂-stroom mogelijk maakt. De stroom omvat zowel de CO2 uit de stookovens als de CO₂ die vrijkomt bij de omzetting van kalksteen in kalk, uit het proces dus.

John Cockerill is verantwoordelijk voor het ontwerp, de engineering en het in bedrijf nemen van de elektrolyse-installatie. Deze krijgt een capaciteit van 75 megawatt en wordt gebouwd op een site van Engie in de regio van Charleroi. Engie op haar beurt is verantwoordelijk voor de bouw en exploitatie van de elektrolyse-eenheid. En via dochter Storengy ook voor de bouw en de exploitatie van het methanatie-proces.

Archaea

De technologie voor dit laatste proces is van Electrochaea. Dit bedrijf gebruikt micro-organismen, archaea, om kooldioxide samen met waterstof om te zetten in methaan. Electrochaea heeft al meerdere pilots gedaan en er draaien al demofabrieken op industriële schaal, in de Verenigde Staten, Zwitserland en Denemarken.

Volgens de initiatiefnemers kan het project resulteren in een reductie van meer dan 900.000 ton CO₂-uitstoot gedurende de eerste tien jaar. De totale investeringskosten voor het project schatten ze in op meer dan 150 miljoen euro. Als de uitvoering van het project in 2022 van start kan gaan, kunnen de installaties in 2025 operationeel zijn.

Bioraffinaderij Alco Bio Fuel (ABF), de industriële gasleverancier Messer Benelux en IJsfabriek Strombeek investeren tien miljoen euro in een tweede ‘recovery unit’ voor koolstofdioxide, gevestigd bij Alco Bio Fuel in Gent. In de lente van 2022 is deze tweede lijn operationeel waardoor de jaarlijkse opvang van groene CO2 160 duizend ton zal bedragen. Dat is een stijging van maar liefst zestig procent in vergelijking met de huidige capaciteit.

De CO2 komt vrij wanneer ABF biomassa verwerkt tot bio-ethanol. Deze biomassa bestaat uit organisch materiaal dat tijdens het groeiproces CO2 uit de lucht haalt. Behalve bio-ethanol en CO2 levert de biomassa ook nog eiwitten voor veevoeding en maisolie op. De CO2 is na opvang en behandeling herbruikbaar in de voedings- en drankindustrie, de glastuinbouw, bij waterzuivering, bij koeltransporten of als chemische grondstof. De vaste vorm van CO2 is droogijs, een koel- en reinigingsmiddel.

Inclusief de investering die vijf jaar geleden is gedaan, wordt uiteindelijk een totaalbedrag van 25 miljoen euro geïnvesteerd om 160 duizend ton CO2 op te vangen, te verwerken en in te zetten voor de vervanging van CO2 van fossiele oorsprong. De installatie recupereert en zuivert het CO2-gas en zet het om in vloeistof.

Veel technologie voor afvang en hergebruik van CO2 staat nog in de kinderschoenen. Toch zijn een paar toepassingen al dagelijkse praktijk. Denk bijvoorbeeld aan de bemesting van gewassen in tuinbouwkassen en van algen. En een ding was ook duidelijk tijdens het eerste CO2 Smart Use Congres in Rotterdam: de aandacht voor de recycling van CO2 groeit momenteel enorm.

Jarenlang ging het in discussie vooral voor de inzet van CCS, ofwel de afvang en opslag van CO2. En nog steeds is de opslag van grote hoeveelheden CO2 in bijvoorbeeld lege gasvelden onder de Noordzee een serieuze optie. Met name het Rotterdamse Porthos-initiatief is zeer ambitieus op dit terrein. Toch kan het lineair opslaan van CO2 niet op alle bijval rekenen. Het is onder meer niet bepaald circulair. Er wordt waardevolle koolstof zonder enig nut onder de grond gestopt. Volgens verschillende experts komen we echter niet onder CCS uit als we op korte, maar ook langere termijn de CO2-uitstoot drastisch willen reduceren.

Dead dog

De afgelopen jaren is echter steeds meer aandacht gekomen voor circulaire ketens, ook op het gebied van CO2. Bijvoorbeeld als circulaire grondstof voor de chemie, ofwel Carbon Capture and Utilisation (CCU) . Zo zet chemiebedrijf Covestro al enige tijd CO2 om in polyurethaan, waaronder andere matrassen van worden gemaakt. Twintig procent van de in het Duitse Dormagen geproduceerde polyurethaan komt uit kooldioxide. De site in Dormagen heeft echter een belangrijk voordeel: er staat tevens een fabriek waarbij enorm veel CO2 bij vrijkomt. Die energie is nodig om van CO2 ook weer daadwerkelijk tot leven te wekken. Immers CO2 wordt algemeen gezien als een dead dog, ofwel het afvoerputje van de chemie. Er moet enorm veel energie bij om er chemisch wat mee aan te vangen.

Ras tempo

Dat was ook de teneur van bij veel van de sprekers van het CO2 Smart Use Congres. Een belangrijke voorwaarde voor het succes van chemische recycling van CO2 is dat groene energie grootschalig en betaalbaar beschikbaar komt. Volgens sommige experts is de betaalbaarheid slechts een kwestie van tijd. De kostprijs van duurzaam opgewekte stroom daalt wereldwijd enorm. In zonovergoten gebieden duikt de kilowattuurprijs van zonnestroom inmiddels onder de twee cent. En ook windstroom uit de Noordzee wordt in ras tempo goedkoper.

Een groter probleem lijkt de beschikbaarheid van groene stroom. Er moeten bijvoorbeeld nog veel meer windparken op zee worden gebouwd om aan de sterk toenemende vraag naar duurzame stroom te voldoen. Want we willen ook massaal overstappen naar elektrisch rijden, groen waterstof produceren en ook huishoudens verder elektrificeren, stelde prof. Earl Goetheer (TNO) tijdens het congres. Hij verwacht niet dat de groei aan duurzaam opgewekte stroom de komende decennia de sterk toenemende vraag op alle terreinen zal aankunnen.

Koolmonoxide

Het is daarom ook zaak om slim met de mogelijkheden om te gaan. Dat begint natuurlijk bij de ontwikkeling om de CO2-uitstoot bij de bron te reduceren. Ook kan een toenemende inzet van koolmonoxide (CO) als chemische bouwsteen een belangrijke stap zijn. CO is een veel flexibelere bouwsteen dan CO2, eerder een levendige puppy. Nu wordt bijvoorbeeld in de staalindustrie de afgas CO nog grootschalig omgezet in elektriciteit, met een enorme CO2 uitstoot als gevolg. Tata en ArcelorMittal onderzoeken momenteel de mogelijkheden om het CO aan de chemie te leveren. Interessant in dat licht was ook de presentatie van het Deense Haldor Mistoe, dat een technologie ontwikkelt om van CO2 koolmonoxide toemaken.

Dat op andere terreinen de inzet van CO2 al dagelijkse praktijk is, laten Omega Green en Ocap zien. Deze partijen zetten CO2 al daadwerkelijk in voor respectievelijk de bemesting van algen en van gewassen in tuinbouwkassen in de nabijheid van de Rotterdamse industrie. Ook de mineralisatie van CO2, het binden van kooldioxide aan mineralen, is al goed mogelijk. Uitdaging op dat vlak is om daar ook echt geld mee te verdienen. Dat kan als de gemineraliseerde stoffen ook daadwerkelijke bruikbare producten of chemische bouwstenen opleveren.

Summit

Bloc, organisator van het congres, wil de mogelijkheden van CCU nog veel meer op de kaart zetten. Zo organiseert het ook een side-event op 11 december tijdens de European Industry & Energy Summit 2019 in Amsterdam. Lees ook het recente artikel over CCU in Petrochem.

 

De koers van de regering is duidelijk. Ze wil liever kooldioxide als grondstof gebruiken dan het de grond in te stoppen. Voor grootschalige CO2-uitstoot vermijding is ondergrondse opslag echter nog steeds de goedkoopste optie. Het is dan ook nog te vroeg om keuzes te maken. Gelukkig zijn er mogelijkheden genoeg om grondstoffen te maken van kooldioxide.

Vorig jaar verrichte de Sociaal Economische Raad een bijna onmogelijke exercitie. Ze wist de industrie, niet gouvernementele organisaties, wetenschappers en politici aan één tafel te krijgen om een Klimaatakkoord te smeden. Hoewel het akkoord nog niet is verankerd in wetgeving, gaf minister Eric Wiebes van Economische Zaken en Klimaat wel inzicht in de richting die het kabinet op wil. Gestuurd door een nieuwe subsidie, SDE++, die uitgaat van het aantal bespaarde tonnen CO2-uitstoot.

Als het op CO2-besparing aankomt, heeft CO2 Capture and Storage (CCS) zeer goede kaarten in handen. Het wegvangen van CO2 uit rookgassen, dus na verbranding, en het maken van blauwe waterstof, vóór verbranding, is redelijk eenvoudig. De eerste variant gebruikt meestal een aminewassing om CO2 uit rookgassen te scheiden. Blauwe waterstof is een vorm van grijze waterstof, waarbij via steam methane reforming of autothermal reforming aardgas (CH4) wordt gesplitst in koolstof en waterstof. Het verschil tussen grijze en blauwe waterstof is dat de van het methaan afgescheiden koolstof de grond in verdwijnt.

Porthos

CCS is niet nieuw. Het Noorse olie en gasbedrijf Equinor injecteert al sinds 1996 kooldioxide in het offshore Sleipner gasveld. Het veld is zeer geschikt voor CO2-opslag omdat het een diepte heeft van achthonderd meter. De druk op die diepte zorgt ervoor dat CO2 superkritisch blijft. Dankzij deze fasetoestand kan Equinor het koolzuurgas met relatief weinig energie in de poriën van de zandsteenlagen persen.

In Rotterdam lagen de plannen al klaar voor CCS. Het Rotterdam Opslag en Afvang Demonstratieproject (ROAD) was van plan vanaf 2015 jaarlijks 1,1 miljoen ton CO2 van de kolencentrale van energiebedrijf Uniper af te vangen en op te slaan in uitgeproduceerde gasvelden van Taqa. Helaas schoven de partners Uniper en Engie de planning van het project steeds weer op, tot ze twee jaar geleden besloten er mee te stoppen.

De klimaatopgave is echter dermate groot dat Havenbedrijf Rotterdam de regie overnam en het project omdoopte in Porthos, wat staat voor Port of Rotterdam CO2 Transport Hub & Offshore Storage. Samen met EBN en Gasunie verbreedde het havenbedrijf de scope van het project naar de Rotterdamse industrie. Recent haakten ook de havens van Antwerpen, Gent en Terneuzen (Nort Sea Port) aan bij Porthos, wat de kans op een Europese subsidie aanzienlijk zou vergroten. De aanvoerleiding langs de chemische bedrijven, de compressor die het gas vloeibaar maakt en de leiding naar het P18 productieplatform kost zo’n 450 miljoen euro. De investering zou alleen rendabel zijn bij een CO2-prijs van zestig euro per ton. De prijs is nu nog 25 euro per ton, waardoor subsidie een voorwaarde is om aan het project te beginnen.

Athos

Redelijk recent haakte ook Amsterdam aan op de CCUS-plannen. Net als Rotterdam koos de hoofdstad voor een lid van de drie musketiers: Athos. In het Amsterdam-IJmuiden CO2 Transport Hub & Offshore Storage project werken Gasunie, EBN Port of Amsterdam en Tata Steel samen om in 2030 tot 7,5 megaton CO2 per jaar aan uitstoot te reduceren. De haalbaarheidsstudie viel in ieder geval positief uit. Om het voorstel concreter te maken, werken de partijen nu aan de vervolgstudie.

Opvallend bij zowel Porthos als Athos is dat CO2-opslag niet het enige doel is. De partijen nemen ook Carbon Capture and Utilization (CCU) mee in de plannen. Ook CCU bestaat al een tijdje. Shell Pernis en bio-ethanolfabriek Alco leveren al jaren kooldioxide aan de glastuinbouw in het Westland via de Ocap-leiding. De glastuinbouw gebruikte normaal gesproken zijn warmtekrachtinstallaties voor de productie van kooldioxide, waar de planten sneller van groeien. Nu kunnen ze hun installaties uitlaten, wat veel CO2-uitstoot vermijdt. Daarmee openen de glastuinbouwers bovendien de weg naar de inzet van aardwarmte en industriële restwarmte als verwarmingsbron.

Utilization

CCU gaat veel verder dan alleen ondergronds opslaan. Kooldioxide is immers ook een waardevolle grondstof voor chemicaliën, kunststoffen en bijvoorbeeld de cementindustrie. Petrus Postma van Bloc stelde zich ten doel zoveel mogelijk kooldioxide nuttig aan te wenden. Door zoveel mogelijk bedrijven rondom de Porthos- en Athos-netwerken te positioneren, zou een zogenaamd CO2 Smartgrid moeten ontstaan.

Postma: ‘Eerst onderzochten TNO, Ecofys, nu Navigant de technische en economische haalbaarheid van CCU. Bovendien wilden we ook weten of het nuttig inzetten van kooldioxide daadwerkelijk bijdraagt aan verlaging van de CO2-emissies, ook in de keten. CE Delft bekeek daarna ook nog de maatschappelijke acceptatie van CCU. Onderzoeksbureau Ecorys onderzocht vervolgens welke chemische grondstoffen kansrijk zijn om de afgevangen kooldioxide in te zetten.’

Die lijst met chemische grondstoffen is behoorlijk groot. Inmiddels zijn er meerdere onderzoeken gaande naar de omzetting van kooldioxide in bijvoorbeeld organische zuren en carbamaten. Maar de productie van ethanol, mierenzuur en anorganische carbonaten worden al op demonstratieschaal geproduceerd. Een van de meest gebruikte kunstmestproducten, ureum, is zelfs al commercieel verkrijgbaar. Dat wil zeggen: een variant die afgevangen CO2 als grondstof gebruikt. Dat geldt overigens ook voor de grondstof van aspirine: salicylzuur.

De opbrengsten van die chemicaliën zijn ook interessant in de businesscase rondom CCU. Wat dat aangaat heeft mierenzuur nog de beste kansen met een prijs variërend van de duizend tot 17.00 euro per ton. Maar ook synthesegas, bestaande uit koolmonoxide en waterstof, biedt een waardevolle basis voor chemische producten.’

Afvalenergiecentrales

Postma is dan ook met meerdere partijen in gesprek om zich eventueel te vestigen in de havens van Amsterdam, Rotterdam of in ieder geval in de buurt van de CO2-leidingen. Hij heeft inmiddels een behoorlijke lijst verzameld van partijen die het CO2-probleem willen ombuigen in een kans.

Opvallend aan de afvangkant zijn de recente ontwikkelingen rondom afvalenergiecentrales. Zowel HVC in Alkmaar als Twence in Hengelo wassen de rookgassen die vrijkomen bij de verbranding van huishoudelijk afval. Beide bedrijven bouwen een afvanginstallatie op pilot schaal om ervaring op te doen met het afvangen en transporteren van het gas naar de glastuinbouw. Omdat de bedrijven niet over een leiding zoals Ocap beschikken, moeten ze het gas vloeibaar maken. Het koolzuurgas gaat dan via vrachtwagens naar de glastuinbouw. AVR is wat betreft CO2-afvang nog het verst. Het bedrijf opende recent bij zijn afvalenergiecentrale in Duiven een full scale installatie die jaarlijks zestig kiloton CO2 afvangt. Het is de opmaat naar een vijf keer zo grote installatie in Rotterdam, waar het CO2 wel in gasvorm de leiding in kan.

Hoewel de glastuinbouw een dankbare afnemer is van kooldioxide, zit er wel een beperking aan. Ten eerste gaat een groot deel van de CO2 alsnog de lucht in. Bovendien is CO2-suppletie alleen zinvol tijdens het groeiseizoen, van begin maart tot medio september. AVR gaf dan ook al aan naar alternatieve afnemers te zoeken voor zijn vrij zuivere CO2.

Chemicaliën

Inmiddels is er een groot aantal initiatieven ontstaan voor het vastleggen van CO2 in brandstoffen, chemicaliën, mineralen of kunststoffen. Neem bijvoorbeeld Photanol, dat cyanobacteriën kweekt met behulp van kooldioxide. De blauwalgen groeien zeer goed op kooldioxide en vormen de basis voor een keur aan chemicaliën. Inmiddels experimenteert men met de productie van limoneen, de geurstof in citroen. Maar blauwalg is ook een goede basis voor bioplastics en een blauwe kleurstof.

Cargill-dochter NatureWorks maakt al langer polymelkzuur (polylactic acid, PLA) uit biomassa. Het bedrijf bedacht daarna een manier om bacteriën in te zetten om CO2 om te zetten in suikers. Die suikers kunnen vervolgens weer in PLA worden omgezet, wat de basis is voor polymeren en kunstvezels dat het onder de naam Ingeo verkoopt.

Het Californische Kiverdi heeft het zelfs als missie gemaakt om zoveel mogelijk producten uit CO2 te produceren. Het lijstje met producten varieert van proteïnes voor menselijke consumptie of als visvoer tot kunstmest en kunststoffen.

Mineralisatie

Het Nederlandse initiatief Greensand gooit het over een andere boeg en legt kooldioxide vast in het mineraal olivijn. Het letterlijk groene mineraal reageert bij de verwering met CO2 en water, waarbij bicarbonaat ontstaat. De eindproducten zijn silicaat, bicarbonaat en magnesium. Olivijn neemt maar liefst één maal haar eigen gewicht aan CO2 op.

tekst gaat verder onder de afbeelding

Olivijn (c) Wikicommons

Of neem de Compensatiesteen van de Ruwbouw Groep. De steen neemt tijdens de fabricage koolstofdioxide op. Samen met het Belgische onderzoeksbedrijf Vito ontwikkelde het bedrijf een bouwsteen dat CO2 gebruikt als bindmiddel. Met een restproduct uit de staalindustrie, zand en CO2, ontstaan bij kamertemperatuur en lage druk stenen met een hoge druksterkte. Het bedrijf belooft dan ook al tijdens het productieproces een gegarandeerde opname van 250 kilogram CO2 per kuub en een CO2-footprint van -70 kilo per kubieke meter.

Mineralisatie van CO2 is sowieso een trend binnen de bouwwereld. De betonindustrie is een van de grootste uitstoters van kooldioxide dankzij het energie-intensieve proces dat nodig is om Portland cement te maken. Het Canadese CarbonCure ontwikkelde een technologie om beton te versterken met met CO2. In de Verenigde Staten gebruiken al 150 bedrijven de technologie om beton te produceren. Onlangs tekende het bedrijf een samenwerkingsverband met Linde Gas om de technologie ook in Europa uit te rollen.

Het Amerikaanse Solidia doet iets vergelijkbaars: het bedrijf gebruikt CO2 in plaats van water om kalkzandsteen te binden. Daarmee zegt het bedrijf zeventig procent van de uitstoot van het broeikasgas te kunnen vermijden.

Tot slot kan het Nederlandse Green Minerals diverse op CO2-gebaseerde mineralen leveren voor onder meer de beton- en papierindustrie en als vulmiddel voor polymeren. Ook hier is de grondstof olivijn. Door het mineraal te vermalen en bewerken, is een veel energiezuiniger proces mogelijk dat ook nog eens CO2 vastlegt.

Politiek

Ondanks de lage investering per vermeden ton CO2, ligt met name CCS politiek gevoelig. De milieulobby ziet het ondergronds opslaan van broeikasgassen als tijdelijke oplossing. Men is bang dat de investeringen in CCUS ten koste gaan van daadwerkelijke emissieloze energieopwekking. Minister Wiebes geeft gehoor aan deze geluiden door grenzen te stellen aan subsidies voor CCS. Zo krijgen alleen projecten subsidie waar geen kosteneffectief alternatief voorhanden is. Bovendien stelde Wiebes een plafond in voor subsidiëring van industriële CCS van 7,2 megaton. Na 2035 kan de industrie sowieso geen nieuwe subsidieaanvragen voor CCS indienen. Wat betreft CCU stelt de minister overigens geen plafond in.

 

Openingsfoto: Bio-ethanol fabriek in Frankrijk (c) Yves Bernardi

North Sea Port onderzocht welke infrastructuur nodig is om de klimaatambities waar te maken. Het aanpassen van leidingen en aanleggen alleen al zou zo’n 110 miljoen euro kosten. De aansluiting op andere systemen kost nog eens 130 miljoen euro. Maar dan kunnen de bedrijven in het havengebied  wel hun jaarlijkse CO2-uitstoot van 22 miljoen ton behoorlijk verminderen.

Het Clean Underground Sustainable Transport (CUST)- project inventariseerde de behoefte aan infrastructuur in het havengebied van Gent en Terneuzen. Grote hoeveelheden groene waterstof, duurzame elektriciteit en het vervangen of nieuw aanleggen van een flink aantal pijpleidingen in North Sea Port zijn de voornaamste aanbevelingen van de onderzoekers.

Een aantal onderzoeksinstellingen onderzocht de uitrol van een grootschalige pijpleidingen infrastructuur in het grensoverschrijdende havengebied van North Sea Port. De leidingen zouden CO2, waterstof, synthetische nafta en warmte moeten transporteren. Die leidingen zijn van belang om in de komende vijf tot dertig jaar de jaarlijkse CO2-uitstoot in het havengebied van bijna 22 miljoen ton te verminderen.

Groene waterstof

Hoewel het afvangen en gebruiken van kooldioxide de voorkeur geniet, is dit niet altijd meteen haalbaar. Als overgangsmaatregel zal de opvang en de opslag van CO2 nodig zijn. De studie is daar heel duidelijk over.

Toch denken de onderzoekers dat CO2 in combinatie met groene waterstof veel oplevert. Om dat te bereiken, zullen de bedrijven in de regio sterk moeten inzetten op de productie van groene waterstof. Tot tweehonderd kiloton in 2030 en een exponentiële groei daarna. Deze groene waterstof zal de huidige waterstofconsumptie op basis van fossiele brandstoffen vervangen.

Maar groene waterstof biedt ook ruimte voor nieuwe, innovatie productieprocessen. Een belangrijk voorbeeld hiervan is het Steel2Chemicals-project waarbij restgassen van de staalfabriek ArcelorMittal worden ingezet als grondstof bij het chemische bedrijf Dow Chemical.

Elektriciteit

Om deze groene waterstof te produceren zijn er eveneens grote hoeveelheden duurzame elektriciteit nodig. Hetzelfde geldt voor de vervanging van aardgas door elektriciteit voor de productie van warmte.

Deze toename is gelijk aan de productie van 2,7 gigawatt op zee in 2030. In vergelijking met de huidige elektriciteitsvraag van de industrie in North Sea Port betekent dit minimaal een verviervoudiging in 2030. Dit vraagt om versterking van het elektriciteitsnet, met name in de Kanaalzone Gent-Terneuzen.

Voor het aanlanden van groene stroom, zal het havengebied ook aansluiting moeten vinden met Nederlandse offshore windparken. Om te voldoen aan de toenemende vraag naar waterstof zullen de bedrijven in het havengebied op termijn ook waterstof moeten importeren.

infrastructuur North Sea Port

North Sea Ports heeft al een uitgebreid leidingensysteem. In de nieuwe configuratie kan het havenbedrijf enkele leidingen hergebruiken. In veel gevallen zijn nieuwe leidingen nodig. Daarbij kan het havenbedrijf wel gebruikmaken van bestaande tracés. De onderzoekers begroten de kosten voor het noodzakelijke netwerk voor het transport van CO2 en waterstof binnen North Sea Port op 110 miljoen euro. Aansluiting buiten het havengebied kost nog eens 95 tot 130 miljoen euro.

Nadat meerdere bedrijven interesse hebben getoond om mee te doen aan het CO2-transport en -opslag project Porthos in Rotterdam, gaan de initiatiefnemers nu een stap verder. Porthos roept bedrijven op een samenwerkingsovereenkomst te sluiten. In een zogeheten joint development agreement wordt afgesproken om gezamenlijk toe te werken naar het sluiten van definitieve contracten medio volgend jaar voor levering of afname en opslag van CO2.

Het project Porthos is een initiatief van EBN, Gasunie en Havenbedrijf Rotterdam. Het doel is om algemeen toegankelijke infrastructuur voor transport- en opslag van CO2 te realiseren. De projectorganisatie verwacht dat twee tot vijf miljoen ton CO2 per jaar kan worden opgeslagen in lege gasvelden onder de Noordzee.

Bedrijven die vóór 1 oktober 2019 een joint development agreement met Porthos sluiten, krijgen een voorkeursrecht in het geval dat er meer vraag is dan de beschikbare capaciteit van het transport- en opslagsysteem. De bedrijven verplichten zich dan wel om al te beginnen met het ontwerp van hun afvanginstallatie en, voor zover nodig, vergunningprocedures in gang te zetten. Porthos verplicht zich om door te gaan met de technische uitwerking van het project en met MER- en vergunningprocedures. De bedoeling is om vervolgens in de zomer van 2020 de definitieve contracten te sluiten tussen de bedrijven en Porthos.

In het afgelopen jaar is al gewerkt aan het ontwerp van het systeem. De totale investeringskosten hiervoor worden geraamd op 400 tot 500 miljoen euro. Daarmee is het een project waarbij voor relatief lage kosten CO2-uitstoot kan worden vermeden in vergelijking met andere reductiemaatregelen. Een definitieve investeringsbeslissing over de realisatie van Porthos zal naar verwachting begin 2021 worden genomen.

De Universiteit Utrecht ontwikkelt een reactor die een mengsel van methaan en koolstofdioxide effectief omzet in koolwaterstoffen. Denk daarbij aan aromaten als benzeen. Voor het onderzoek krijgen de onderzoekers een beurs van 1,5 ton.

Nu zijn CO2 en methaan (CH4) beide moeilijk te activeren moleculen. Daardoor kost het veel energie om ze als grondstof te gebruiken voor de chemie. Voor verschillende wetenschappers een interessante uitdaging. Zo wil een team van Utrechtse scheikundigen onder leiding van professor Bert Weckhuysen een efficiënter proces ontwikkelen dat direct methaan en kooldioxide omzet in hoogwaardige chemicaliën. Daartoe wordt een zogenaamde zeoliet ZSM-5 membraanreactor ontwikkeld. Deze reactor kan een mengsel van CH4 en CO2 effectief omzetten in koolwaterstoffen, met name aromaten zoals benzeen.

150.000 euro

Voor dit onderzoek ontvangt de Universiteit van Utrecht een Proof of Concept-subsidie van 150.000 euro van de European Research Council (ERC).Deze beurzen zijn bedoeld om de commerciële en innovatieve potentie van door de ERC gefinancierde onderzoeksprojecten te verkennen.

In de afgelopen weken hebben meerdere bedrijven interesse getoond om mee te doen aan het CO2-opslag project Porthos in Rotterdam.

Het project Porthos is een initiatief van EBN, Gasunie en Havenbedrijf Rotterdam. Doel van het project is om algemeen toegankelijke transport- en opslaginfrastructuur te realiseren waarop meerdere partijen CO2 kunnen aanleveren. Eerder heeft de projectorganisatie Porthos aangegeven te verwachten dat 2 tot 5 miljoen ton CO2 per jaar opgeslagen kan worden in lege gasvelden onder de Noordzee.

Om helder te krijgen welke bedrijven hierin geïnteresseerd zijn en wanneer zij hoeveel CO2 zouden willen en kunnen aanleveren heeft Porthos een zogeheten Expression of Interest proces gehouden. Meerdere bedrijven hebben zich gemeld en er is ruim voldoende interesse getoond om door te gaan met de vervolgstudies voor het project. Hoewel de interessepeiling niet juridisch bindend is, ziet Porthos dit als een belangrijk signaal dat er behoefte is aan de aan te leggen CO2-infrastructuur.

500 miljoen euro

In het afgelopen jaar is gewerkt aan het ontwerp van het systeem. De totale investeringskosten hiervoor worden geraamd op 400 tot 500 miljoen euro. Daarmee is het een project waarbij voor relatief lage kosten CO2-uitstoot kan worden vermeden in vergelijking met andere reductiemaatregelen. Een beslissing over realisatie van Porthos zal naar verwachting eind 2020 worden genomen  en hangt in belangrijke mate af van de plaats die CCS krijgt in het Klimaatakkoord.

Europese subsidie

Vanuit de Europese Unie is grote belangstelling voor het project omdat afvang, gebruik en opslag van CO2 (CCUS) gezien wordt als een belangrijke maatregel om klimaatverandering tegen te gaan. Porthos is een uniek project omdat het een gemeenschappelijke infrastructuur ontwikkelt waar verschillende bedrijven op kunnen aansluiten. Door de EU is het project erkend als een Project of Common Interest (PCI) en daarom heeft de Europese Commissie recentelijk 6,5 miljoen euro subsidie beschikbaar gesteld voor vervolgstudies. Ook voor de komende projectfase is opnieuw de zogenoemde PCI-status aangevraagd.