CO2-afvang & -opslag project in China krijgt veel belangstelling

De grote hoeveelheid broeikasgassen die er jaarlijks uitgestoten worden door de mens dreigen een steeds groter probleem te worden. Momenteel wordt er jaarlijks ongeveer zo'n 22 gigaton (22 . 10^9 ton) CO2 uitgestoten door de mens. Omdat men nog niet exact kan voorspellen wat de gevolgen zullen zijn van deze extra hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer heeft het een tijdje geduurd vooraleer men er echt aandacht is aan beginnen geven. Maar er kan wel gezegd worden dat de laatste jaren er steeds meer en meer belang aan gehecht wordt.

En hiermee is men beginnen zoeken naar manieren om deze uitstoot van broeikasgassen te reduceren. Eén van deze manieren waarmee men dit wil bereiken is via de ontwikkeling van een nieuwe technologie die belet dat er steeds meer broeikasgassen (voornamelijk dan CO2) in de atmosfeer zullen terecht komen. Deze kreeg de naam CO2-afvang en -opslag ofwel Carbon Capture and Storage (CCS). Het algemene idee hierachter is om het CO2, die ontstaat tijdens de verbranding van fossiele brandstoffen niet zomaar vrij in de atmosfeer te gaan uitstoten. Maar daarvan zou het gas opgevangen worden en opgeslagen worden. Met deze technologie zou men theoretisch fossiele brandstoffen "klimaatneutraal" gebruikt kunnen worden. Of anders gezegd kan hiermee ervoor zorgen dat het gebruik van fossiele brandstoffen geen impact meer zou gaan hebben op het klimaat. Het doel van deze technologie kan eigenlijk ook gezien worden als een poging om het vermogen van de aarde om CO2 vast te leggen artificieel te gaan verhogen. Dit omdat het afgevangen CO2 gas ook ergens moet opgeslagen worden.

Het opvangen van het CO2 kan in principe gedaan worden bij allerhande processen, voornamelijk dan bij energieprocessen waarbij er fossiele brandstoffen verbrand worden. Maar dit is ook mogelijk bij andere industriële processen zoals bijvoorbeeld bij cementproductie, kunstmestproductie, of staalproductie. Bij deze processen wordt er namelijk ook een heleboel CO2 geproduceerd en momenteel komt die allemaal vrij in de atmosfeer terecht. CCS helpt rechtstreeks in tegen klimaatverandering, namelijk het beperkt de hoeveelheid CO2 er in de atmosfeer terecht komt. En in plaats van in de atmosfeer wordt het gas opgeslagen. Algemeen wordt CCS gezien als een soort van tussenoplossing voor tijdens de transitie naar een volledig duurzame energiemix. CCS zou kunnen helpen om de mens meer tijd te geven om deze transitie te doorlopen. Fundamenteel zijn er twee soorten uitwerkingen mogelijk van het principe van CCS. Namelijk kan het CO2 op twee plaatsen afgevangen worden in de proces van energieproductie uit fossiele brandstoffen. Deze twee plaatsen zijn ofwel voor de verbranding of na de verbranding van de fossiele brandstof.

Wanneer men het CO2 wil afvangen voor de verbranding dan moet de fossiele brandstof, die dient als grondstof voor de energieproductie, voor het verbrandingsproces bewerkt worden. Namelijk moet de fossiele brandstof eerst omgezet worden in syngas. Syngas of SNG is een gasmengsel dat koolstofmonoxide (CO) en waterstofgas (H2) bevat. Men kan syngas verkrijgen door een fossiele brandstof te verbranden in een zuurstofarme omgeving en stoom te gaan toevoegen tijdens dit proces. Simpel uitgelegd is het doordat bij de verbranding van de fossiele brandstof er een tekort is aan zuurstof zullen er zuurstofatomen 'ontrokken' worden van de watermoleculen. Het zuurstofatoom gaat reageren met de koolwaterstoffen van de fossiele brandstof en zo wordt er koolstofmonoxide (CO) gevormd. Van de watermoleculen zijn de zuurstofatomen verdwenen waardoor er enkel nog waterstofatomen overblijven, en twee zo'n atomen samen vormen waterstofgas. Eenmaal het syngas gevormd is, dan kan men het koolstofmonoxide gaan afscheiden onder de vorm van CO2. En zo verkrijgt men een gas dat nagenoeg enkel maar waterstofgas bevat. Dit waterstofgas kan dan gebruikt worden voor energieproductie. En wanneer men het waterstofgas verbrandt (oxideert), dan wordt er enkel maar water gevormd en geen CO2. Dus kunnen de restgassen vrij in de atmosfeer uitgestoten worden zonder kwalijke gevolgen.

Wanneer men het CO2 wil afvangen na de verbranding dan gaat het proces op een compleet verschillende manier in zijn werk. Dan moet de fossiele brandstof geen voorbehandeling ondergaan. De fossiele brandstoffen worden dan verbrand net zoals dit gedaan wordt zonder CCS. Maar nu worden de rookgassen die ontstaan tijdens de verbranding niet zomaar uitgestoten in de atmosfeer. Deze gassen worden na de verbranding eerst gewassen in een gaswasser. In een gaswasser wordt er gebruik gemaakt van absorptie om de rookgassen te ontdoen van CO2. Dit wordt gedaan met speciaal ontwikkelde absorbenten die het CO2 op nemen en daarna weer kunnen afgeven op een andere locatie en in andere omstandigheden. Dit laat dus toe om deze absorbenten te hergebruiken.

Tot nu toe heeft deze technologie zijn grote doorbraak nog niet gekend. En dit is hoofdzakelijk te wijten aan het feit dat het relatief veel kost. Uiteraard is de meerkost voor de opvang en opslag van de geproduceerde CO2 afhankelijk van welke fossiele brandstof er gebruikt wordt bij de energieproductie. En daarnaast is de kostprijs ook afhankelijk van welke technologie er gebruikt wordt bij de energieproductie. Indien men CCS zou doorvoeren bij de bestaande elektriciteitscentrale waarbij er gebruik gemaakt wordt van fossiele brandstoffen dan zou de kostprijs van de geproduceerde elektriciteit enorm gaan stijgen. Naar schatting zou de kostprijs per kilowattuur van de elektriciteit van een steenkoolcentrale tussen de 60% en 230% gaan toenemen, en voor een aardgascentrale tussen de 40% en 70% wanneer men de geproduceerde CO2 wil afvangen en opslaan. Deze toename van de kostprijs is echt aanzienlijk ligt hoogstwaarschijnlijk aan de oorzaak van het uitblijven van een echte doorbraak van deze technologie. Daarnaast is er in het algemeen ook een publieke afschuw voor de opslag van CO2 nabij bewoonde gebieden.

Maar nu blijkt er toch een manier te zijn om de opvang en opslag van CO2 te realiseren tegen een aanvaardbare kostprijs. Namelijk is men er in China blijkbaar in geslaagd om dit te realiseren. De Shidongkou No. 2 is een elektriciteitscentrale nabij Sjanghai die gebruikt maakt van steenkool voor de productie van elektriciteit. Deze centrale heeft een capaciteit van ongeveer 1320 megawatt. En momenteel is heeft men er ook een installatie bijgebouwd waarmee het geproduceerde CO2 afgevangen kan worden. Het systeem zou jaarlijks 120.000 ton CO2 uit slechts 3% uitlaatgassen van de centrale kunnen halen. Deze hoeveelheid is inderdaad relatief gezien niet zo veel, namelijk bedraagt dit 0,000545% van de totale jaarlijks CO2 uitstoot door de mens. Maar wat wel erg opmerkelijk is aan deze installatie is de prijs waartegen dat de CO2 uit de rookgassen gehaald kan worden. Per ton CO2 zou het 'slechts' $30 à $35 kosten. Dit is een heel stuk lager dan wat men voordien steeds had verwacht, namelijk dat het voor een steenkoolcentrale ongeveer tussen de $66 à $135 per ton CO2 zou kosten. En daarom kreeg de installatie bij de Shidongkou No. 2 elektriciteitscentrale heel veel aandacht.

Bij eerdere projecten lag de kostprijs steeds veel hoger dan bij Shidongkou No.2. En daarom kijkt iedereen vol bewondering naar de technologie die men daar gebruikt. Deze technologie zal wellicht 'het' hulpmiddel worden voor steenkoolcentrales om te zorgen dat hun impact op de klimaatverandering sterk verminderd. Indien men van plan is om deze technologie te gaan exporteren naar andere steenkoolcentrales dan lijkt het erop dat CCS veel eerder zijn grote doorbraak zal maken dan dat men origineel had verwacht. Veel experts zijn enorm geïnteresseerd om erachter te komen hoe de Chinezen dit voor elkaar gekregen hebben.

Deze CCS installatie volgt het principe van het afvangen van het CO2 na de verbranding van de fossiele brandstoffen. De rookgassen die ontstaan tijdens de verbranding, die rijk zijn aan CO2, worden eerst door een vat, met daarin een amine gebaseerd solvent geleid. Dit solvent reageert met de rookgassen en neemt zo het CO2 in de rookgassen op. Het solvent wordt daarna, eenmaal het een bepaalde hoeveelheid CO2 heeft opgenomen, afgevoerd naar een ander vat. Daar wordt het opgewarmd en hierdoor wordt het opgenomen CO2 weer afgegeven en zo kan men het solvent opnieuw gaan gebruiken om terug CO2 te afvangen uit de rookgassen van de centrale. De CO2 die eerst opgenomen en daarna weer is afgegeven door het solvent kan dan gebruikt worden voor bepaalde toepassingen of opgeslagen worden. Normaal gezien nam dit proces zo'n 25% van de geproduceerde energie van een steenkoolcentrale op. Dit is een opmerkelijk aandeel waardoor maar weinig centrales maar weinig interesse hadden voor de technologie. Maar bij de installatie van Shidongku No.2 wordt er niet zo'n groot aandeel van de geproduceerde energie gebruikt voor het afvangen van de CO2. De kostprijs voor het zuiveren van de afgevangen CO2 ligt zo'n 5 maal lager bij de Chinese elektriciteitscentrale, namelijk bedraagt deze zo'n $20 per ton.

Wat er juist voor zorgt dat de kostprijs van de afvang van het CO2 zoveel lager ligt is tot nu toe nog steeds onduidelijk voor de buitenwereld. Sommige wetenschappers die onderzoek voeren naar CCS in de VS vermoeden dat dit simpelweg komt doordat in China zaken zoals goedkopere arbeidskracht en minder druk door de regelgevers aan de oorzaak ligt. En andere oorzaak die aan de oorzaak zou kunnen liggen van de lagere kostprijs is het feit dat alles omtrent de 'steenkool-industrie' goedkoper is in China. Gemiddeld zou alles wat met steenkool te maken heeft in China slechts één derde kosten van wat normaal gezien kost in de VS. Uiteraard zal de prijsreductie niet alleen voortkomen uit deze zaken. Namelijk zal er ook wel technologische vooruitgang geboekt zijn bij de ontwikkeling van de CCS installatie van Shidongkou No.2. Maar er is dus nog een relatief grote onzekerheid over hoeveel van de kostprijsreductie er afkomstig is van de technologische vooruitgang en hoeveel van de andere zaken.

Shidongkou No.2 is niet de eerste elektriciteitscentrale in China die uitgerust wordt met een installatie voor de afvang CO2. In China is men er al een tijdje mee bezig om de technologie van CCS verder te ontwikkeling voor commercieel gebruik. En ondanks dit wordt China toch nog veel gezien als de grote boosdoener op het vlak van de bestrijding van de klimaatverandering. Tot nu toe is het steeds een leuke statistiek geweest dat "er in China zo ongeveer elke twee weken een nieuwe elektriciteitscentrale bijkomt, en dan hoofdzakelijk steenkoolcentrales". Maar wat men er veelal vergeet bij te zeggen is hoeveel centrales er gesloten worden in China. Namelijk is het één van China's prioriteiten om zoveel mogelijk te gaan besparen op steenkool, zodat ze nog zo lang mogelijk weg kunnen met de voorraad waar ze nu nog over beschikken. Daarnaast worden de verbrandingsgassen in China een steeds groter wordend probleem, namelijk doordat deze zorgen voor zure regen en heel smog in de steden. Daarom heeft het er veel belang bij om de technologie voor de opvang en opslag van CO2 verder te gaan ontwikkelen en invoeren.

Geschreven door Emile Glorieux, bron [nature]