Door het verbranden van fossiele brandstoffen is de CO₂-concentratie in de lucht gestegen van 280 ppm rond 1750 naar bijna 430 ppm nu (1 ppm staat voor een miljoenste deel, of 0.0001%) [1]. Om de opwarming van de aarde tot 1.5℃ te beperken, moeten we deze stijging tegengaan. Er zijn drie manieren om dat te doen:
- We kunnen voorkomen dat fossiele koolstof uit steenkool, aardgas en -olie wordt verbrand en omgezet naar CO₂, bijvoorbeeld door hernieuwbare energiebronnen zoals zon en wind te gebruiken.
- We kunnen voorkomen dat CO₂ die ontstaat bij de verbranding van fossiele brandstoffen in de lucht terecht komt. Dat kan bijvoorbeeld door CO₂ uit de verbrandingsgassen te filteren en ondergronds op te slaan.
- We kunnen CO₂ die al in de lucht terecht is gekomen daaruit halen en opslaan in ondergrondse reservoirs of duurzame producten.
De eerste twee manieren voorkomen dat koolstof uit fossiele brandstoffen als nieuwe CO₂ in de lucht terecht komt. Ze kunnen dus de CO₂-concentratie minder snel laten stijgen, maar ze kunnen deze niet verlagen. De derde manier noemen we koolstofverwijdering, Carbon Dioxide Removal (CDR) of negatieve CO₂-emissies. CDR-methoden kunnen compenseren voor positieve emissies die moeilijk te voorkomen zijn. Of, wanneer de negatieve emissies groot genoeg zijn dan zouden ze zelfs de CO₂-concentratie in de lucht terug omlaag kunnen brengen. Dit artikel geeft een overzicht van wat voor CDR-methoden er zijn [2], al verschillen ze soms sterk in ontwikkelingsstatus en mogelijke impact. Daarnaast geeft het een lijst van vereisten waaraan methoden moeten voldoen om nuttig te zijn.
Methoden voor koolstofverwijdering
(Her)bebossing
Bomen nemen CO₂ op en slaan de koolstof langdurig op. Maar als een boom sterft en vergaat, komt de CO₂ weer vrij. Om negatieve emissies te bereiken, moet dit dus wordenvoorkomen. Dat kan bijvoorbeeld door het bos te onderhouden, of het hout te gebruiken als duurzaam bouwmateriaal. Het is wel belangrijk dit aan het einde van de gebruiksduur op de juiste manier te verwerken, zodat de CO₂ niet alsnog in de lucht terecht komt.
Afbeelding door Michael Burrows via Pexels
Bodemmanagement
Duurzame bodemmanagement- en landbouwpraktijken kunnen ervoor zorgen dat méér CO₂ voor langere tijd (minstens enkele decennia) in de bodem opgeslagen blijft. Een voorbeeld hiervan is niet-kerende grondbewerking. Hierbij wordt landbouwgrond niet omgeploegd voor het zaaien, waardoor het bodemleven niet verstoord wordt, en er minder CO₂ vrijkomt uit afbraakprocessen in de bodem (zogenoemde bodemademhaling).
Bemesten van de oceanen met ijzerverbindingen
Fytoplankton leeft (onder meer) van CO₂. Door de groei van plankton te stimuleren, wordt dus ook de opname van CO₂ bevorderd. De natuurlijke koolstofkringloop in de oceaan zorgt ervoor dat de door plankton opgenomen koolstof naar de diepte van de oceaan wordt gebracht.
Neerslag van carbonaatmineralen
Een andere manier om CO₂ in de oceaan op te slaan is door het te laten neerslaan als carbonaatmineralen, bijvoorbeeld door gebluste of ongebluste kalk over het wateroppervlak te verspreiden [2]. Dit verhoogt de alkaliniteit (het vermogen van water om zuren te neutraliseren), waardoor meer CO₂ vanuit de lucht oplost in de oceaan in de vorm van (bi)carbonaat. Dit kan lokaal ook de negatieve effecten van verzuring van het oceaanwater tegengaan.
Inzet van biochar in de bodem
Door zuurstofloze verbranding (pyrolyse) van biomassa wordt duurzame koolstof geproduceerd in de vorm van biochar, een soort houtskool. Dit in tegenstelling tot natuurlijke verrotting of verbranding van biomassa waar CO₂ bij vrijkomt. De biochar kan voor koolstofverwijdering zorgen wanneer deze wordt ingezet om bijvoorbeeld landbouwgrond te verrijken.
Mineralisatie en versnelde verwering
Mineralen zoals basalt en olivijn kunnen CO₂ opnemen wanneer ze verweren. Dat kunnen we gebruiken door CO₂ in het ondergrondse gesteente te pompen (in-situ mineralisatie), of het gesteente op te graven en in contact te brengen met CO₂ (ex-situ mineralisatie). Een andere mogelijkheid is om het materiaal tot poeder te vermalen en over land uit te strooien, waar het met CO₂ uit de lucht kan reageren (versnelde verwering).
Bio-energie met CO₂ afvang
Energiegewassen zijn snelgroeiende gewassen of bomen zoals vingergras, wilgen, of populieren, die gekweekt worden met als doel om elektriciteit op te wekken in biomassacentrales. Tijdens hun groei nemen ze CO₂ op, die bij de verbranding weer vrijkomt. Door deze CO₂ vervolgens uit het rookgas te filteren en op te slaan kan er netto CO₂ uit de atmosfeer verwijderd worden.
Direct Air Capture
Er wordt gewerkt aan de ontwikkeling van grote industriële installaties waarbij ventilatoren lucht door een filter blazen om de CO₂ eruit te halen. Dit is een moeilijk en energie-intensief proces, omdat de concentratie van CO₂ erg laag is. Deze installaties moeten idealiter op duurzame energie draaien. Het afgevangen CO₂ kan worden gebruikt als grondstof voor duurzame producten, of diep ondergronds worden opgeslagen.
Direct Ocean Capture
In plaats van CO₂ direct uit lucht te halen, kan het ook uit (oceaan)water gehaald worden. Het voordeel hiervan is dat 1m³ oceaanwater meer dan 100 keer meer CO₂ bevat dan 1m³ lucht. Direct Ocean Capture werkt bijvoorbeeld door water op te pompen, het aan te zuren zodat het opgeloste CO₂ vrijkomt als gas, de zuurgraad weer te herstellen, en het CO₂-arme water weer terug in de oceaan te laten. Daar kan het dan opnieuw CO₂ opnemen uit de atmosfeer.