Tien wetenswaardigheden over CO2 afvang en opslag (CCS)

1. Welk probleem lossen we met afvang en opslag van CO2 op?

Klimaatverandering. Althans, voor een niet onbelangrijk deel. Voor alleen een duurzaam energiesysteem is afvang en opslag van CO2 (Carbon Capture and Storage, CCS) niet echt nodig. Maar het broeikasgas CO2 leidt tot opwarming van het klimaat. Omdat we verdere klimaatverandering zoveel mogelijk moeten voorkomen en emissies van CO2 zo snel mogelijk moeten verminderen, ontkomen we er niet aan.

We zijn voor onze energievoorziening nog lange tijd afhankelijk van fossiele brandstoffen, ook al wordt er wereldwijd hard gewerkt, niet in de laatste plaats door TNO, aan duurzame alternatieven. CCS leidt vrij snel tot grote reducties van CO2-uitstoot van met name energie-intensieve industrie en energiecentrales.

2. Hoe werkt CO2 afvang (CCS)?

Er zijn ruwweg twee manieren. De meest voorkomende is de CO2 afvangen bij de ‘schoorsteen’, dus aan het einde van een industrieel proces. Dat noemen we post-combustion. De CO2 vang je na verbranding van gas, kolen of afval uit rookgassen af. Maar we ontwikkelen bij TNO ook methoden om CO2 al vroeg in het proces te verwijderen (pre-combustion). Een derde manier is de in de atmosfeer aanwezige CO2 met speciale technologieën te verwijderen (direct air capture).

3. Hoe werkt CCUS?

Behalve CCS kom je ook vaak de term CCUS tegen, of CCTUS. De T staat voor transport van de plek waar je het afvangt naar ondergrondse opslag of faciliteit waar je er iets anders mee gaat doen. De U staat voor utilisation, oftewel hergebruik van CO2. Je kunt CO2 namelijk ook omzetten in waardevolle chemische bouwstenen waar weer andere producten van zijn te maken zoals elektrobrandstoffen (e-fuels). In tegenstelling tot CCS leidt CCU niet per se tot emissiereductie, behalve dan dat het fossiele brandstoffen enigszins verdringt. Hergebruik van CO2 gaat zeer waarschijnlijk op een veel kleinere schaal dan CCS ingezet worden.

4. Hoe werkt CO2 opslag?

We moeten CO2 opslaan omdat we het permanent van de atmosfeer moeten isoleren. Bij emissiereductie gaat het om enorme hoeveelheden. Alleen al in Nederland tientallen miljoenen tonnen op jaarbasis en voor Europa honderden miljoenen tonnen per jaar. Dan is ondergrondse opslag de enige optie. Bij dit soort volumes zijn zoutcavernes volstrekt ontoereikend. Dus hebben we het vooral over lege gasvelden en in beperkte mate aquifers, zoutwaterhoudende lagen in de ondergrond.

5. Hoe werkt CO2 opslag in de Noordzee en welke voordelen biedt het

In het Nederlandse Noordzeegebied is er opslagcapaciteit voor honderden megatonnen, oftewel miljoenen tonnen, in leeggeproduceerde gasvelden. We hebben dus een veelvoud voor opslag van wat we in ons land jaarlijks uitstoten. In landen als Noorwegen, Denemarken en het UK wordt ook naar opslag gekeken, vooral in watervoerende lagen. Wellicht kunnen we in Nederland onderzoeken of we offshore misschien interessante aquifers beschikbaar hebben. Voorlopig ligt de nadruk bij ons op lege gasvelden, zoals in het Porthos-project, een samenwerking tussen Havenbedrijf Rotterdam, Gasunie en EBN. TNO doet hiervoor veel ondersteunend onderzoek.

6. Kan het behalve offshore ook in lege gasvelden onder land?

Technisch zou dat mogelijk zijn, evenals in zoutcavernes en aquifers die ook in beeld zijn voor opslag van waterstof. Maar eerdere proefprojecten stuitten op weerstand bij de bevolking en omdat de opslagcapaciteit onder de Noordzee meer dan toereikend is, gaat de aandacht uit naar velden onder zee.

7. Zijn er risico’s aan verbonden?

Opslag in lege gasvelden heeft als voordeel dat de opslag zelf bewezen veilig is. De wereldwijd verzamelde ervaring met opslag in zoutwatervoerende lagen laat zien dat dat ook een veilige methode van opslag is. TNO heeft uitgebreid onderzoek gedaan naar CO2-opslag in lege gasvelden onder de Noordzee en geconcludeerd dat dit veilig kan. Wel is het zaak permanent te monitoren hoe de CO2 zich daar onder druk gaat gedragen. TNO heeft hier de expertise voor.

8. Wanneer is CO2 afvang en opslag operationeel in Nederland?

Het eerste grote project Porthos (Port of Rotterdam CO2 Transport Hub and Offshore Storage) kreeg in het derde kwartaal van 2023 groen licht. Daarmee kan de benodigde infrastructuur worden gebouwd om de afgevangen CO2 van de industrie in de Rotterdamse haven naar een paar gasvelden ruim drie kilometer onder de Noordzee te transporteren. Het is een zelfs voor Europese begrippen enorm project, waarbij per jaar 2,5 megaton wordt afgevangen en opgeslagen. In een periode van 15 jaar is dat een kleine 40 megaton CO2. Porthos is naar verwachting in 2026 operationeel.

Een nog groter CCS-project dat op stapel staat, is Aramis. Dat gaat voortbouwen op de de infrastructuur van Porthos en zal ook vervoer van CO2 met schepen naar Rotterdam (waar de Aramis pijpleiding begint) mogelijk maken. Op termijn gaat het hier om 22 megaton per jaar, dat ook in lege gasvelden offshore zal worden opgeslagen. In 2024 vallen hierover de definitieve besluiten.

9. Wat is de rol van TNO bij de afvang, transport en opslag van CO2?

De rol van TNO bij de afvang, transport en opslag is kort en krachtig: we doen ondersteunend onderzoek om CCS sneller, beter, efficiënter en goedkoper te maken. Ook faciliteren we de uitrol elders in Europa. TNO is een onderzoeksinstelling met een voortrekkersrol op dit gebied. Onze kennis zetten we nationaal en internationaal in voor CCS, zodat we de ontwikkeling kunnen verbeteren en versnellen.

In projecten als Porthos en Aramis doen we veel kennis op waar internationaal behoefte aan is. Nederland kan hierin een vliegwiel worden. We kunnen straks ook verbindingen maken met buurlanden die zelf geen opslagcapaciteit hebben.

10. Wat heeft TNO de afgelopen jaren bijgedragen aan hergebruik van CO2?