Een nieuwe manier om CO2 uit de lucht te halen

Onze planeet heeft een koolstofprobleem -- als we niet beginnen met het verwijderen van koolstofdioxide uit de atmosfeer gaat het hier sneller warmer worden. Chemisch ingenieur Jennifer Wilcox voorziet verbazingwekkende technologie om koolstof uit de lucht te scrubben, met chemische reacties die CO2 afvangen en hergebruiken op ongeveer dezelfde manier als bomen dat doen ... maar dan op grote schaal. Deze gedetailleerde talk bespreekt zowel de belofte als de valkuilen.

Vierhonderd delen per miljoen:

dat is vandaag ongeveer de concentratie
van CO2 in de lucht.

Wat betekent dit eigenlijk?

Voor elke 400 moleculen koolstofdioxide

zijn er een miljoen
moleculen zuurstof en stikstof.

In deze zaal zijn we met ongeveer 1800.

Stel je voor dat slechts één van ons
een groen shirt droeg

en ze vragen je die ene persoon te vinden.

Dat is de uitdaging
om CO2 uit de lucht te halen.

Klinkt vrij eenvoudig:

CO2 uit de lucht halen.

In feite is het heel moeilijk.

Ik zal je vertellen wat makkelijk is:

CO2-uitstoot simpelweg vermijden.

Maar dat doen we niet.

Dus moeten we nu denken aan terugdraaien:

CO2 terug uit de lucht halen.

Ook al is het moeilijk,
onmogelijk is het niet.

Ik vertel jullie hoe ver
deze technologie staat

en wat ze kan worden
in de nabije toekomst.

De aarde haalt zelf CO2 uit de lucht

door zeewater, bodem,
planten en zelfs stenen.

En al zijn ingenieurs en wetenschappers
bezig met het onmisbare werk

om deze natuurlijke processen
te versnellen,

zal het gewoon niet genoeg zijn.

Het goede nieuws is dat er meer is.

Dankzij menselijk vernuft
hebben we vandaag de technologie

om CO2 uit de lucht te verwijderen

met een chemische benadering.

Ik beschouw dit graag
als een synthetisch bos.

Er zijn twee fundamentele benaderingen
om zo'n bos te kweken of te bouwen.

Eén met CO2-absorberende chemicaliën
die in water opgelost zijn.

Een andere met vaste materialen
die CO2 absorberen.

Wat je ook kiest,
in principe zijn ze hetzelfde.

Ik toon hoe een dergelijk systeem
eruit zou kunnen zien.

Dit heet een lucht-contactor.

Je kunt zien dat hij echt groot moet zijn

voor een voldoende groot oppervlak

om alle vereiste lucht te behandelen.

Want denk eraan:

we proberen om slechts 400 moleculen
op een miljoen vast te leggen.

Met de vloeistof-aanpak

gebruik je dragermateriaal
met een groot oppervlak,

je vult de contactor
met dat dragermateriaal,

je gebruikt pompen om vloeistof
over het dragermateriaal te verdelen,

en met fans, zoals die vooraan,

borrel je lucht door de vloeistof.

Het CO2 in de lucht
wordt afgescheiden [door] de vloeistof

door reactie met sterk reactieve
CO2-bindende moleculen in oplossing.

En om veel CO2 af te vangen,

moet je deze contactor dieper maken.

Het is tegen elkaar afwegen,

want hoe dieper je die contactor maakt,

hoe meer energie je nodig hebt
om al die lucht erdoor te laten borrelen.

Daarom hebben luchtcontactors
voor rechtstreekse luchtzuivering

een uniek karakteristiek design

met een groot oppervlak,
maar een relatief geringe dikte.

Eens de CO2 afgevangen,

moet je het gebruikte materiaal
telkens opnieuw kunnen recyclen,

De schaal van het afvangen is zo groot

dat het afvangproces duurzaam moet zijn.

Je moet het materiaal meermaals gebruiken.

Het recyclen van het materiaal vereist
een enorme hoeveelheid warmte-energie,

omdat CO2 zo verdund is in de lucht,

dat dat materiaal
het echt sterk moet binden,

en dus heb je veel energie nodig
om het materiaal te recyclen.

En door het materiaal
met die energie te recyclen,

wordt dat geconcentreerde CO2
uit het verdunde CO2 in de lucht

terug vrij gezet
en maak je zeer zuiver CO2.

Dat is heel belangrijk

omdat zeer zuiver CO2
makkelijker vloeibaar te maken is

en ook makkelijker te vervoeren, zowel
via pijpleidingen als met vrachtwagens,

of nog makkelijker om direct te gebruiken,

bijvoorbeeld als brandstof of grondstof.

Daarom wil ik wat praten over die energie.

De vereiste warmte om deze materialen
te regenereren of te recyclen

bepaalt de energie
en de daarbij horende kosten.

Daarom mijn vraag:

hoeveel energie denk je dat het kost

om een miljoen ton CO2

per jaar uit de lucht te halen?

Het antwoord is: een energiecentrale.

Je hebt een elektriciteitscentrale nodig
om CO2 direct uit de lucht te halen.

Welke methode je ook kiest,

je hebt een energiecentrale van
300 tot 500 megawatt nodig.

En niet zomaar
eender welke energiecentrale.

Kies je voor steenkool

dan maak je meer CO2 aan
dan dat je vastlegt.

Nu de kosten.

Een energie-intensieve versie
van deze technologie

kan je tot $1000 per ton kosten

alleen maar om het af te vangen.

Laten we dat vertalen:

zou je die erg dure CO2
in vloeibare brandstof omzetten,

dan komt dat op 13 dollar per liter.

Dat is veel te duur, niet haalbaar.

Hoe kunnen we deze kosten verminderen?

Daar hou ik me onder andere mee bezig.

Er is een commercieel bedrijf

dat dit kan doen voor 600 dollar per ton.

Andere bedrijven ontwikkelen technologieën

die nog goedkoper zijn.

Over een paar van die bedrijven
wil ik het even hebben.

Een heet Carbon Engineering.

Gevestigd in Canada.

Zij gebruiken een op vloeistof gebaseerde
benadering voor het scheiden

gecombineerd met het verbranden
van overvloedig en goedkoop aardgas

om de vereiste warmte te leveren.

Ze hebben een slimme aanpak

waardoor ze het CO2 uit de lucht

én het CO2 van het verbranden
van het aardgas, samen opvangen.

Hierdoor vermijden ze
vervuiling en verlagen ze de kosten.

Climeworks uit Zwitserland
en Global Thermostat uit de VS

doen het anders.

Zij gebruiken vaste materialen
voor het vastleggen.

Climeworks gebruikt
aardwarmte (geothermie)

of zelfs stoomoverschotten
uit andere industriële processen

om vervuiling en kosten tegen te gaan.

Global Thermostat doet het nog anders.

Zij richten zich op de vereiste warmte

en de snelheid waarmee die
door het materiaal gaat

waardoor ze het CO2 zeer snel
kunnen vrijzetten en produceren,

dat maakt een compacter ontwerp mogelijk

en geheel genomen minder kosten.

En er is meer.

Een synthetisch bos
heeft een significant voordeel

ten opzichte van een echt bos:

grootte.

Dit is een kaart van het Amazoneregenwoud.

De Amazone kan jaarlijks
1,6 miljard ton CO2 vastleggen.

Dit komt ongeveer overeen met 25%

van onze jaarlijkse emissies
in de Verenigde Staten.

De oppervlakte nodig
voor een synthetisch bos,

of een gefabriceerde installatie
voor directe luchtafvang

die hetzelfde afvangt,

is 500 keer kleiner.

Bovendien heb je voor een synthetisch bos
geen bouwland nodig,

en is er dus geen concurrentie
met landbouwgrond of voedsel,

en hoef je er ook geen echte bomen
voor om te hakken.

Ik doe een stap terug

en wil het over het concept
'negatieve uitstoot' hebben.

Negatieve uitstoot vereist
dat het afgescheiden CO2

permanent uit de atmosfeer
verwijderd wordt.

Dat betekent dat het
weer onder de grond moet,

waar het in de eerste plaats vandaan kwam.

Maar laten we eerlijk zijn,
niemand wordt daar vandaag voor betaald --

in ieder geval niet genoeg.

Daarom willen de bedrijven die
deze technologieën ontwikkelen

het CO2 eerder gebruiken

om er iets nuttigs,
een verkoopbaar product mee te maken.

Dat zouden vloeibare brandstoffen,

plastics

of zelfs synthetisch grint kunnen zijn.

En begrijp me niet verkeerd –-
die koolstofmarkten zijn geweldig.

Maar ik wil ook niet dat jullie
ontgoocheld zouden zijn.

Die zijn niet groot genoeg
om onze klimaatcrisis op te lossen

en dus moeten we nadenken
over wat het zou kunnen kosten.

Een ding dat zeker positief is
aan de koolstofmarkten

is dat ze ons in staat stellen
om nieuwe afvangeenheden te bouwen,

en met elke gebouwde afvanginstallatie

komen we meer te weten.

Naarmate we meer leren,

kunnen we de kosten omlaagbrengen.

Maar we moeten ook willen investeren
als mondiale samenleving.

Ondanks al het slimme denken
en technologie ter wereld,

zal het niet genoeg zijn
om met deze technologie

een aanzienlijke impact
op het klimaat te hebben.

We hebben echt regulering nodig,

plus subsidies

en belastingen op koolstof.

Enkelen zijn absoluut
bereid om meer te betalen,

maar wat nodig zal zijn,

is dat koolstof-neutrale,
koolstof-negatieve oplossingen

betaalbaar zijn voor
de meerderheid van de maatschappij,

om impact op het klimaat te hebben.

In aanvulling op dit soort investeringen

moeten we ook investeren
in onderzoek en ontwikkeling.

Hoe zou dat eruitzien?

In 1966 investeerden de Verenigde Staten

ongeveer een half procent
van het bruto binnenlands product

in het Apollo-programma.

Het kreeg mensen veilig naar de maan

en terug naar de aarde.

Een half procent van het huidige BBP
is ongeveer 100 miljard dollar.

Dus wetend dat rechtstreekse luchtafvang

één front is in onze strijd
tegen de klimaatverandering,

stel je dan voor dat we 20%,
20 miljard dollar, konden investeren.

Laten we voorstellen dat we
de kosten omlaag konden krijgen

tot 100 dollar per ton.

Dat gaat moeilijk zijn,

maar het is een deel
van wat mijn werk leuk maakt.

En hoe ziet dat eruit,

20 miljard dollar, 100 dollar per ton?

Daarvoor moeten we 200
synthetische bossen bouwen,

die elk een miljoen ton CO2
per jaar kunnen vastleggen.

Dat komt neer op ongeveer 5% van
de jaarlijkse Amerikaanse emissies.

Het klinkt als niet veel.

Blijkt dat het eigenlijk significant is.

Kijk naar de uitstoot
van lange-afstandsvrachtvervoer

en commerciële vliegtuigen,

dat komt op ongeveer 5%.

Onze afhankelijkheid
van vloeibare brandstoffen

maakt deze emissies
echt moeilijk te vermijden.

Dan kan deze investering
absoluut significant zijn.

Hoeveel landoppervlakte zou nodig zijn

voor 200 installaties?

Ongeveer de helft
van de oppervlakte van Vancouver

als ze op aardgas zouden draaien.

Maar de keerzijde van aardgas is
dat het ook CO2 loost.

Als je aardgas gebruikt voor luchtafvang

leg je slechts ongeveer een derde
vast van wat bedoeld is,

tenzij je de slimme aanpak
van samen-afvang

van Carbon Engineering gebruikt.

Met een alternatieve aanpak

met wind- of zonne-energie,

zou het landoppervlak
ongeveer 15 keer groter zijn,

iets als de staat New Jersey.

Een van de dingen waar ik me in mijn werk
en mijn onderzoek mee bezig hou,

is het optimaliseren en uitzoeken
waar we deze installaties moeten zetten

en nadenken over de lokaal
beschikbare middelen --

of het nu land, water,
goedkope en schone elektriciteit is --

want schone elektriciteit
kun je bijvoorbeeld gebruiken

om water te splitsen
voor de productie van waterstof,

dat een uitstekende, koolstof-vrije
vervanging voor aardgas is,

om de vereiste warmte te leveren.

Maar ik wil dat we weer wat nadenken
over de negatieve uitstoot.

Negatieve emissies moeten niet
worden beschouwd als dé oplossing,

maar ze kunnen ons helpen als we doorgaan

met het wereldwijd terugdringen
van de CO2-vervuiling.

Maar daarom moeten we
ook voorzichtig zijn.

Deze aanpak is zo verleidelijk
dat hij zelfs gevaarlijk kan zijn,

omdat sommigen zich eraan vastklampen
als totaaloplossing voor de klimaatcrisis.

Het kan mensen ertoe verleiden

om fossiele brandstoffen
te blijven verbranden,

24 uur per dag, 365 dagen per jaar.

Ik stel dat we negatieve emissies

niet moeten zien als vervanging
voor het tegengaan van vervuiling,

maar eerder als aanvulling
op een bestaande allesomvattende bundel,

van verbeterde energie-efficiëntie

tot lage-energie koolstof

tot verbeterde landbouw --

dat allemaal zal ons samen ooit
naar netto nul emissie brengen.

Een beetje zelfreflectie:

mijn man is spoedarts.

Ik verbaas me telkens opnieuw
over het levensreddende werk

dat hij en zijn collega's
elke dag verrichten.

Maar als ik met hen praat
over mijn werk over koolstofafvang,

dan zijn ze net zo verbaasd

omdat de aanpak van klimaatverandering
door het vastleggen van koolstof

niet alleen gaat over het redden
van een ijsbeer of een gletsjer.

Het gaat om het redden van mensenlevens.

Een synthetisch bos zal nooit
zo mooi zijn als een echt bos,

maar het kan ons helpen
om niet alleen de Amazone te behouden,

maar alle mensen

waar we van houden en die we koesteren,

evenals al onze toekomstige generaties

en de moderne beschaving.

Dank je.

(Applaus)