Zin en onzin van "zuivere steenkool" technologie

kolencentrale.jpg
Foto van een kolencentrale. Door zijn uitstoot van schadelijke gassen legt deze vorm van energie-opwekking een bom onder het klimaatsysteem. (Foto: andrewhart/Flickr/cc/by-sa)

Dilemma op twee internationale conferenties. [1]:

Wiebe Eekman (*)

Dat twee conferenties samenvallen en beide in Polen plaatsvinden is niet toevallig. De wereld staat voor een dilemma. Circa 80 procent van alle elektriciteit wordt met fossiele brandstoffen gemaakt. Steenkool neemt alleen al 50 procent voor haar rekening. Maar het IPCC berekende het 'koolstofbudget' dat de wereld nog heeft. Dat is het maximum dat aan fossiele brandstoffen nog opgestookt mag worden, om een zekere kans te maken dat de opwarming van de aarde onder de 2ºC blijft.

Negentig procent van de bekende voorraden aan steenkool, aardolie en aardgas zou in de bodem moeten blijven. Tenminste als we niet steeds ergere tyfoons over Azië en Sandy-stormen over het Westen willen krijgen.

Zuivere steenkooltechnologie lijkt dan een formidabele oplossing. De term is een verzamelnaam voor een reeks verschillende technologieën, die géén of minder CO2 zouden uitstoten. De ene wat zinvoller dan de andere. Maar meestal lijkt het meer een vlucht vooruit naar de afgrond. Een alibi om niet radicaal andere paden in te hoeven slaan. Laten we het eens nader bekijken.

Fotosynthese is nog steeds het zinvolste

De enige echte absorptie van CO2, zonder schadelijke gevolgen, is plantengroei, fotosynthese door bladgroen. Plus verdere opname door omzetting in humus en bodemleven. Door de verregaande ontbossing en door de erosie van de chemisch bewerkte landbouwgronden wordt dat aandeel van absorptie van CO2 uit de lucht steeds minder.

Het aandeel in de absorptie van CO2 in de wereld door de oceanen vermeerdert. Dat heeft wel schadelijke gevolgen. Ze verzuren daardoor. Het plankton, de basis van een enorme voedselketen, neemt af. Her en der wordt CO2 gebruikt om tomaten sneller te laten groeien in kassen. Met CO2 uit rookgassen kun je algen kweken in bioreactoren. Dat zijn zinnige toepassingen. Maar ze kunnen op geen enkele manier de enorme volumes rookgassen compenseren.

Carbon capture and stockage, bekend onder de afkorting CCS

Het afvangen van CO2 uit rookgassen lijkt dus zinnig. Maar waar blijf je er mee? De volumes zijn enorm. Weer in de grond stoppen dan maar? Rookgassen worden al gebruikt om de productie in uitgeputte olievelden of aardgasvelden op te drijven. Maar dat is géén hulp voor het klimaat. Bij verbranding geven de nieuw gewonnen brandstoffen verschillende malen meer CO2 dan er in de bodem gestopt werd.

In de grond stoppen om er definitief van af te zijn, dan maar? De stockage in de diepe bodem zou daar een paar duizend jaar veilig moeten kunnen verblijven om enig effect te hebben op het klimaat. Diverse energiemultinationals experimenteren daarmee en de Poolse 'International Coal and Climate Summit' noemt dit de grote redding van de wereld. Niet echt dus.

Ten eerste is het onverantwoord om vuiligheid in de bodem te stoppen, waar men er géén controle meer over heeft. Zoals het even onverantwoord is om de komende generaties op te zadelen met duizenden tonnen radioactief afval. Lekkende koolstofbellen doden alle leven. Grondwaterlagen worden ernstig vervuild.

Maar bovenal, de energetische balans is absurd. CO2 maakt gemiddeld maar 6 procent uit van de rookgassen. De rest is massa's waterdamp en stikstof naast vuile bestanddelen als roet, stikstofoxiden en zwaveloxiden. Hoe je die CO2 kan afvangen is bekend: je koppelt de elektriciteitscentrale aan een soort chemisch-fysische scheidingsinstallatie. Het afvangen van de CO2 vergt 8 á 12 procent van de gehele opgewekte energie. Naargelang de bronnen, 25 á 40 procent meer steenkoolverbruik, waardoor wederom meer CO2 ontstaat die ook afgevangen moet worden.

De afgevangen CO2 moet gekoeld en geconcentreerd worden om onder druk verpompt te worden door pijpleidingen naar de plaats waar hogedrukpompen het goedje diep in de bodem zullen persen. Daarvoor zijn ook weer massa's energie nodig, enkel en alleen om iets kwijt te raken. De technologie waarborgt een efficiëntie in de CO2 afvang van 90 procent, géén 100 procent.

Er wordt naarstig gezocht naar een manier om de volumes rookgas te verminderen. Dat kan ook. Begin bijvoorbeeld met de gewone lucht die nodig is voor de verbranding te vervangen door pure zuurstof. Dan ben je die 78 procent stikstof die in gewone lucht zit alvast kwijt. Bovendien heb je het voordeel dat je ook géén stikstofoxiden meer uitstoot, eveneens een belangrijk broeikasgas. Maar die pure zuurstof, die moet je ook eerst ergens uit de lucht distilleren. Of chemisch maken?

En als we de CO2 nu eens op voorhand uit de brandstof halen? Gek, maar ook dat kan. Door vergassing van steenkool. De techniek is oud. In de 19de eeuw maakte men zo stadsgas. Door verhitting en reactie met waterdamp worden de steenkoolmoleculen gekraakt in CO, koolstofmonoxide, en H2, waterstofgas en nog wat andere vervuilende zaken, die afgescheiden moeten worden. De CO kan verder verbranden tot CO2, die geconcentreerd afgevoerd kan worden, zoals eerder uitgelegd. Blijft over: de brandstof met de meeste warmte-inhoud brandstof die er bestaat, zuiver waterstofgas. Waterstof verbrandt met zuurstof tot waterdamp. Prachtig, toch? Maar wat doen we met die enorme massa's geconcentreerde CO2? Kunnen we daar niets nuttigs mee doen? Jawel. Laten we verder zoeken.

Chemisch omvormen van CO2 tot nuttige stof

Het kan, de techniek bestaat al sinds de jaren 60 van de vorige eeuw. Je kunt onder druk en bij enkele honderden graden, over een katalysator de verbrandingsreactie omkeren. CO2 reageert met waterstof H2 tot methanol CH3OH. Dat is een vloeibare alcohol. Gemakkelijk op te slaan. Goede brandstof, maar vooral basisgrondstof voor heel wat klassieke chemische producten, denk maar aan kunststoffen. Dat is wat de firma 'Kedzierzyn Zero-Emission Plant' in Polen wil doen. Eigenlijk is het vervangen van de petrochemische nijverheid door een chemische nijverheid op basis van steenkool. De steenkoollobby tegen de petroleumlobby, zou je kunnen zeggen.

Maar wacht eens! Waar halen ze die H2 vandaan? Vandaag wordt in de petrochemische nijverheid al massaal gebruikgemaakt van waterstof. De ondergrondse pijpleidingen van de firma Air Liquide doorkruisen Nederland, België en Frankrijk. Waterstof wordt vandaag gemaakt door het methaan of CH4 in aardgas of andere organische gassen te kraken met uitstoot van CO2, jawel! Per kubieke meter H2 wordt er ongeveer 1 kg CO2 uitgestoten. Een typische waterstofinstallatie in de Antwerpse of Rotterdamse haven stoot 80 ton CO2 uit per uur! Dat komt overeen met 800.000 km rijden met een zuinige auto.

We kunnen die vicieuze cirkel doorbreken

Met waterstof hebben we de schoonste brandstof die er bestaat. Met pure zuurstof kunnen we tevens de stikstofoxiden vermijden, die ook broeikasgas zijn. Beide gassen kunnen zuiver gemaakt worden door simpele elektrolyse van water. De methode is eeuwenoud, maar wordt alleen daar gebruikt waar 100 procent zuivere waterstof, zonder enige contaminatie, vereist is. Uiteraard heb je elektriciteit nodig. Zorg dat die afkomstig is van windenergie of zonne-energie. Zo heb je een oplossing die de kringlopen respecteert. Waarom doen ze het niet?

Omdat de vuile methode tot nu toe goedkoper is. Onverantwoord. Elektrolyse van water met behulp van hernieuwbare energie heeft daarenboven veel voordelen, die moeilijk becijferbaar zijn. We hebben met elektrolyse van water een belangrijke uitweg om overschotten van hernieuwbare energie bij piekproductie te bufferen. De uitstoot uit de hoge schoorsteenpijpen van onze industrie zal door de diverse toepassingen drastisch dalen. En niet te vergeten: Onze ademlucht zal drastisch verbeteren.

* Mijn referenties zijn de websites van World Coal Association, Waterstofnet, Vito, Air Liquide, Wikipedia, BASF, EON, Siemens,... en het boek Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy van nobelprijswinnaar George A. Olah en vele contacten op studiedagen. http://scc.com.pl/konferencje/en/cct/

Noot

[1] 'International coal and climate summit', 18-19 november en 'Internationale klimaatonderhandelingen', COP19, 11-22 november, beide in Warschau.

Geschreven op 9 november 2013.

©MANIFEST KRANT van de NCPN
Haarlemmerweg 177, 1051 LB, Amsterdam, tel.: 020-6825019