Afvang en opslag van CO₂ zijn volgens experts van cruciaal belang voor het tegengaan van klimaatverandering, maar nu nog moeilijk te realiseren. Er is daarom grote vraag naar innovatieve technologieën die hierbij kunnen helpen.
De aarde is zelfredzaam, oeroud en voortdurend ten prooi aan verandering. Alles wat op en onder het aardoppervlak gebeurt maakt deel uit van een eindeloze cyclus. Dat betekent dat tegenover elke verandering waarbij grondstoffen worden verbruikt een andere verandering moet staan die diezelfde grondstoffen weer aanvult. De basiselementen van het leven, zoals koolstof en stikstof, bewegen op die manier kringloop door levende wezens, door zeeën, land en lucht. Zelfs de aardkorst wordt gerecycled. Nieuwe aardkorst wordt aangemaakt waar tektonische platen van elkaar wegdrijven (meestal in het midden van de oceaan) en gesmolten gesteente uit de aardmantel eronder naar boven komt om het gat op te vullen. Oude aardkorst wordt vernietigd waar twee platen tegen elkaar aan duwen en een van de twee onder de andere schuift en in de aardmantel terug wordt gedrukt. Al miljarden jaren malen de raderen van deze grote cyclus langzaam rond. Maar een enkele keer hapert er iets. De rotsachtige pieken in het oosten van het Arabisch schiereiland zijn daar een voorbeeld van.
Geologen hebben op het Arabisch schiereiland vooral oog voor het uitgestrekte sedimentatiebekken van de Perzische Golf en de landen daaromheen. In dat bekken is diep in de aarde organisch materiaal onder hitte en grote druk ingekookt tot onmetelijke hoeveelheden olie en gas die weer langzaam naar boven zijn gesijpeld en nu in steenlagen niet ver onder de oppervlakte zitten. Winstgevend gesteente om te onderzoeken. Helaas heeft de ontginning van dit en ander brandstofrijk gesteente elders op aarde het klimaat danig verstoord. In Dubai, een stad die met de opbrengst van die bodemschatten is gebouwd, kwamen de regeringen van de wereld op 30 november onderhandelen over maatregelen tegen het verstoorde klimaat, op de 28ste conferentie (COP28) over de uitvoering van het klimaatverdrag van de VN.
Al is onze CO2-productie nog zo hoog, de biologische koolstofkringloop blijft een stuk omvangrijker
Maar wie geïnteresseerd is in haperingen in de plaattektoniek, moet naar het Hadjargebergte in het oosten. In een vroeg stadium van de botsing tussen de Arabische en de Euraziatische plaat is een stuk oceaanbodem tussen de twee platen vast komen te zitten, wat er normaal gesproken toe zou leiden dat dit deel van de aardkorst terug in de mantel wordt geduwd. Maar in dit geval is het gesteente niet omlaag maar omhoog geduwd, als een houtkrul uit de schaaf van een timmerman. Daardoor is die zeebodem, overwegend basalt, plus een deel van de mantel waarop die had gerust, van de verwante steensoort peridotiet, nu aan de lucht blootgesteld. De zeebodem is mettertijd gebergte geworden.
Zoals alle bergen zijn ook deze ten prooi aan erosie, eveneens een onderdeel van de grote kringloop. Door de erosie wordt er continu nieuw gesteente aan de lucht blootgesteld, en dat gesteente onttrekt CO2 aan die lucht in een proces dat chemische verwering wordt genoemd. Als de basische mineralen in het gesteente in contact komen met regen- en grondwater dat licht verzuurd is door de daarin opgeloste CO2, doet zich een reactie voor waaruit carbonaten zoals kalksteen ontstaan. Vooral het peridotiet in het Hadjargebergte is vatbaar voor deze verwering. Dat donkere gesteente is er doorschoten met witte kalksteenaders.
Chemische verwering is niet de snelste vorm van natuurlijke CO2-opslag. De fotosynthese waar planten op het land en algen en bacteriën in zee hun energie uit halen, werkt op veel grotere schaal en onttrekt jaarlijks ruim driehonderd keer zoveel CO2 aan de atmosfeer. Maar die blijft er niet lang aan onttrokken. Op een tijdsschaal van dagen tot eeuwen wordt die CO2 weer teruggegeven aan de lucht door de planten zelf, de dieren die ze eten en de bodem waarin ze vergaan. De geologische koolstofcyclus verloopt een stuk trager. Carbonaatgesteente zoals dat in het Hadjargebergte blijft honderden miljoenen jaren stabiel.
Verduurzamingsstrategie
Tot voor kort was ADNOC, de nationale oliemaatschappij van de Verenigde Arabische Emiraten, in haar geologisch denken vooral gericht op het omhooghalen van olie en gas uit het rijke sediment van de Perzische Golf. Maar inmiddels denken ze ook aan de mogelijkheid om CO2 in de aarde terug te stoppen, en wel in het peridotiet van het Hadjargebergte. In de heuvels boven Fujairah, een stad aan de Golf van Oman, werkt ADNOC met de Omaanse startup 44.01 aan een test met een fabriek die CO2 diep in het gesteente moet injecteren, op zo’n manier dat het daar tot carbonaat versteent. Musabbeh Al Kaabi, hoofd Koolstofarme Oplossingen bij ADNOC, ziet de investering van zijn bedrijf in deze snelle steenvorming als onderdeel van een brede verduurzamingsstrategie van de olie-industrie, een strategie die ervoor moet zorgen dat de industrie zijn ‘onmisbare grondstof zo duurzaam mogelijk’ kan leveren.
Het experiment in Fujairah is een van de nieuwe pogingen die wereldwijd worden ondernomen om een andere verstoring in de grote wereldwijde kringlopen ongedaan te maken: de verplaatsing van fossiele brandstoffen door de mens van hun stille rustplaats onder de grond naar de reuring van de dampkring. Als gevolg van de activiteiten van de mens heeft zich daar al grofweg een triljoen ton aan CO2 opgehoopt. En die hoeveelheid groeit jaarlijks met net geen 20 miljard ton. Om een indruk te krijgen van de schaal kun je dit vergelijken met andere planetaire kringlopen: die groei gaat zo’n zestig keer sneller dan dat het gesteente van de aarde CO2 aan de lucht onttrekt met chemische verwering, en ongeveer een tiende zo snel als er nieuwe biomassa wordt aangemaakt door fotosynthese. Dat een onbedoeld neveneffect van onze industrie in zijn koolstofflux überhaupt enigszins vergelijkbaar is met de processen die al het leven op aarde mogelijk maken, is buitengewoon.
Het lijkt misschien ook geruststellend: al is onze CO2-productie nog zo hoog, de biologische koolstofkringloop blijft een stuk omvangrijker. Kan die niet simpelweg vergroot worden om dat beetje extra te absorberen dat wij produceren? Nee, helaas. De biologische koolstofkringloop is omvangrijk, maar ook uitgebalanceerd. De snelheid waarmee CO2 uit de lucht wordt gehaald door fotosynthese stemt bijna precies overeen met de snelheid waarmee de andere processen van het leven op aarde CO2 aan de dampkring teruggeven. Sinds die natuurlijke uitstoot vermeerderd werd met de CO2 van fossiele brandstoffen, heeft de fotosynthese manmoedig geprobeerd die toename bij te benen en er zoveel mogelijk van op te slurpen. Maar de aarde kan die hoeveelheid niet aan. Fotosynthese kan maar ongeveer een derde van de uitstoot van onze industrie en landbouw verwerken.
Wat uit de aarde is gehaald kan er ook weer terug in worden gestopt om de balans te herstellen
Door de ophoping van CO2 in de dampkring is de temperatuur van de aarde al met circa 1,2 graden gestegen. Die stijging zal doorgaan tot er een eind komt aan die ophoping, dat wil zeggen tot onze jaarlijkse toevoeging aan de CO2 in de dampkring min of meer tot nul is teruggebracht. Daarom hebben alle regeringen van de wereld op de klimaatconferentie van Parijs in 2015 afgesproken om daarnaar te streven.
Dat betekent vooral dat de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen moet worden teruggedrongen. Maar de uitstoot van sommige sectoren, zoals de oceaanscheepvaart, sommige soorten landbouw en verschillende industriële processen, lijkt niet binnen afzienbare tijd te verhelpen. In het akkoord van Parijs stond dan ook dat stabilisatie niet per se een kwestie van nul uitstoot hoeft te zijn: het kan ook bereikt worden door middel van ‘een evenwicht tussen antropogene emissies (…) en verwijdering’ van CO2 uit de atmosfeer. De categorie ‘moeilijk terug te dringen’ uitstoot van broeikasgassen zou gecompenseerd mogen worden met opvang van CO2 die zich al in de atmosfeer bevindt. Met het project in Fujairah wil men een van de manieren demonstreren waarop wat uit de aarde is gehaald er ook weer terug in kan worden gestopt om de balans te herstellen.
Netto nul
Dat is de logica van ‘netto nul’. In 2015 had nog maar één land netto nul als doel van zijn economisch beleid geformuleerd: Bhutan. Dat heeft inmiddels navolging gekregen van 101 landen die samen goed zijn voor net iets meer dan tachtig procent van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen. Uit rechtse hoek klinkt steeds luider protest tegen deze ‘netto nul’-doelstellingen, met als argument dat maatregelen om de uitstoot terug te dringen te duur of hinderlijk of allebei zijn. Terwijl zij die de opwarming van de aarde sinds de industriële revolutie onder de twee graden willen houden, zoals in het Parijs-akkoord is afgesproken, weten dat de stappen die worden gezet om netto nul te bereiken nog lang niet ambitieus genoeg zijn. Zoals uit het voor COP28 gepubliceerde Emissions Gap Report van het milieuprogramma van de VN blijkt, bereikt geen van de G20-landen met zijn maatregelen tegen uitstoot het tempo dat nodig is om hun ‘netto nul’-doelstelling te halen.
Veel minder zorgen maakt men zich over het achterblijven van de doelstellingen voor afvang van CO2. Weinig politici die naar netto nul zeggen te streven, beseffen hoe belangrijk de afvang en opslag van CO2 daarbij is. En van de weinigen die dat wel beseffen, zijn er maar weinig die inzien hoe groot de opgave is. Zelfs als de uitstoot met 90 procent wordt teruggedrongen, komen er nog altijd zoveel broeikasgassen de atmosfeer in dat het opvangen van genoeg CO2 om het evenwicht te herstellen een enorme klus wordt. Willen we een redelijke kans maken om de opwarming onder de twee graden te houden, zo wijst onderzoek van het Intergovernmental Panel on Climate Change uit, dan zou het verstandig zijn om te streven naar 5 miljard ton extra afvang van CO2 uit de atmosfeer per jaar. Volgens een rapport van een internationaal team wetenschappers uit 2023 is er in 2020 2,3 miljoen ton aan CO2 duurzaam opgeslagen (de aanplant van bossen niet meegerekend, omdat die ook nauwelijks verder kan worden opgeschaald), ofwel ongeveer twee duizendste van de doelstelling voor 2050. De installatie bij Fujairah heeft in de proeffase een capaciteit van maar duizend ton per jaar.
Nieuwe vormen van duurzame opslag moeten veel sneller worden opgeschaald dan nu gebeurt
Nieuwe vormen van duurzame opslag moeten veel sneller worden opgeschaald dan nu gebeurt. En ze moeten vertrouwen winnen. Veel van de mensen die beseffen dat afvang en opslag van CO2 nodig zijn, blijven niettemin sceptisch over de technologie, niet in de laatste plaats omdat die door de olie-industrie gepropageerd wordt. Al Kaabi’s visie van een wereld die vrij is om ‘op de meest duurzame wijze’ olie te blijven gebruiken en produceren is niet populair bij mensen die vinden dat het nodig is om met het gebruik van alle fossiele brandstoffen te stoppen. En de voor COP28 gekozen locatie onderstreept dat pijnpunt.
Een van de redenen waarom oliemaatschappijen hierin vooropgaan, is dat zij expertise hebben met de opslag en winning van vloeistoffen in de aardkorst. Bovendien hebben ze diepe zakken, en de opslag van CO2 lijkt voorlopig een kostbare aangelegenheid te worden. De voor de hand liggende manier om dit efficiënt te financieren is via de markt. Maar geen van de bestaande CO2-markten kan deze taak aan. Dat betekent dat de ‘netto-nul’-strategie die het grootste deel van de wereld heeft omarmd niet alleen afhankelijk is van technologieën voor afvang en opslag van CO2 die nu nog in de kinderschoenen staan, maar ook van de vorming van een CO2-economie die dit economisch rendabel maakt. Het klimaatbeleid stelt dat mensen, hun regeringen en hun economie in de grote kringlopen van de planeet kunnen en moeten worden geïntegreerd. De grote vraag is alleen nog hoe dan moet gebeuren.
Vijay Vaitheeswaran is adviseur duurzaamheid en innovatie voor het World Economic Forum (WEF) in Davos. Hij is te horen op NPR en de BBC, schrijft voor vooraanstaande dagbladen en trad op als spreker bij TED-talks, Aspen Ideas en AAAS-conferenties.
