De concentratie CO₂ in de atmosfeer blijft - ondanks de verminderde uitstoot in coronatijd - stijgen en bereikte afgelopen maand een nieuw record. Het wereldwijd oudste CO₂-meetstation Mauna Loa Observatory op Hawaii vestigt de laatste jaren record naar record, zoals nu ook het CO₂-maandgemiddelde van april. Nog nooit eerder werden er, sinds de start van de metingen in 1958, gemiddeld dagelijks 420 parts per million in de atmosfeer gemeten.

Een trieste trend, zegt ST-promovendus Francesco Sabatino. Willen we de mondiale opwarming beperken tot ruim onder de twee graden Celcius dan moet er echt actie ondernomen worden; de uitstoot van broeikasgassen gaat nog steeds niet structureel omlaag. Dan moeten we de lucht zelf maar zuiveren om de hoeveelheid CO₂ te verminderen. En dat is precies waar Sabatino zich afgelopen vier jaar mee bezig heeft gehouden. In een samenwerkingsproject met Universiteit Utrecht en oliemaatschappij Shell werkte Sabatino op de TU/e aan CO₂-afvang uit de lucht; zijn Utrechtse collega-promovendus probeerde ook CO₂-afvang uit oceaanwater te optimaliseren.

CO₂-zuiger

“Misschien ken je de ventilatormuur van Climeworks op IJsland, het eerste grootschalige project om CO₂ uit de lucht te halen?” Sabatino toont een afbeelding waar tussen de besneeuwde bergtoppen rijen vol reusachtige ventilatoren te zien zijn. “Het is eigenlijk een soort stofzuiger, die lucht aanzuigt en het aanwezige CO₂ met een filter kan binden. Maar wat het extra lastig maakt is dat uitgestoten CO₂ zich heel snel in de buitenlucht verdunt, tot slechts zo’n 0,04 volumeprocent. Om enig klimmaateffect te behalen, zijn miljoenen van dit soort stofzuigers nodig. Een heel dure aangelegenheid, niet alleen qua geld, maar ook wat betreft energieverbruik.”

Sabatino vroeg af zich hoe CO₂-afvang goedkoper zou kunnen, en bekeek de Direct Air Capture (DAC) technologie vanuit meerdere kanten. Hij maakte modellen om het afvang-proces te optimaliseren, en zag dat er vooral winst te behalen viel bij de filters die gebruikt worden. “Je wilt een filter dat efficiënt CO₂ kan binden, maar waarbij niet te veel energie nodig is om de CO₂ er weer af te krijgen voor hergebruik. In de zoektocht naar een goed evenwicht zagen we dat amines in combinatie met een poreus filtermateriaal erg goed werkten.”

Duurzamer vliegen

Om uiteindelijk een duurzame, circulaire technologie te ontwikkelen, bekeek Sabatino de mogelijkheid om de afgevangen CO₂ als grondstof te gebruiken voor een hernieuwbare brandstof. “Om de kosten van CO₂-afvang te verminderen moeten we  inzetten op slimme combinaties. Bij de omzetting van CO₂ naar methaan komt bijvoorbeeld warmte vrij die gebruikt kan worden om gebonden CO₂ van het filter te krijgen. Voor de productie van methaan kan waterstof gebruikt worden afkomstig van wind- of zonne-energie. Sinds een jaar of vijf is er steeds meer aandacht voor deze Power-to-X technologie. Hernieuwbare energie (power) kan zo heel efficiënt worden omgezet in brandstoffen (X), waarbij de afgevangen CO₂ de fossiele koolstofgrondstoffen vervangt.”

Zeker bij sectoren die op de lange termijn vloeibare brandstoffen nodig blijven hebben, zoals in de luchtvaartindustrie, kan Power-to-X volgens Sabatino een interessante toepassing zijn. “Elektrisch vliegen is nog ver weg, maar dit biedt zeker een kans de transportsector te verduurzamen.”

Geen toverstaf

Want Sabatino benadrukt nog maar eens dat om de gevolgen van de klimaatverandering binnen de perken te houden, we in actie moeten komen. “Ook deze Power-to-X technologie is geen toverstaf die al onze problemen in een keer oplost. We zullen een breed scala aan technologieën nodig hebben, en alles wat bijdraagt om de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer te verlagen is extra meegenomen.” Aan Sabatino zal het niet liggen. Recent begon hij aan een spannende uitdaging bij het Zwitserse Climeworks – inderdaad, die van de ventilatiemuur.