Energie is het tweesnijdende zwaard aan de basis van de klimaatcrisis. Goedkope energie heeft levens verbeterd en de enorme economische groei ondersteund. Maar omdat het meeste afkomstig is van de verbranding van koolwaterstofbrandstoffen, hebben we nu een erfenis van hoge atmosferische kooldioxide (CO₂ ) en een emissie-intensieve economie.

Maar wat als we de relatie tussen energie en uitstoot op zijn kop zouden kunnen zetten? We zouden een technologie nodig hebben die zowel elektriciteit opwekt en verwijdert CO₂ uit de atmosfeer.

Het goede nieuws is dat deze technologie al bestaat. Bovendien is Nieuw-Zeeland perfect gepositioneerd om deze "decarbonisatie" goedkoper te doen dan waar ook ter wereld.

En de timing kon niet beter, met het eerste emissiereductieplan van de regering (dat gisteren werd uitgebracht) waarin werd opgeroepen tot gedurfde projecten en innovatieve oplossingen.

We onderzoeken hoe we bosafval kunnen verbranden voor elektriciteit en tegelijkertijd de uitstoot kunnen opvangen en opsluiten in geothermische velden. Omdat bossen CO₂ verwijderen uit de atmosfeer terwijl ze groeien, is dit proces emissienegatief.

Dit betekent ook dat een koolstofbelasting kan worden omgezet in inkomsten. Met de Nieuw-Zeelandse CO₂ prijs op een recordhoogte van NZ$80 per metrische ton, en buitenlandse bedrijven die miljarden dollars aankondigen om compensaties te kopen, is het nu tijd voor intersectorale samenwerking om van Nieuw-Zeeland een wereldleider op het gebied van decarbonisatie te maken.

Bio-energie met afvang en opslag van koolstof

Kunstmatige koolstofputten zijn ontworpen systemen die CO permanent verwijderen₂ uit de atmosfeer.

Bio-energie met koolstofafvang en -opslag (BECCS) bereikt dit door de CO₂ . op te vangen van verbrand organisch materiaal - bomen, bioafval - diep onder de grond. Een extra bonus is dat de energie die vrijkomt bij de verbranding kan worden gebruikt als vervanging voor op koolwaterstof gebaseerde energie.

Het Intergouvernementeel Panel voor klimaatverandering (IPCC) heeft gezegd dat klimaatmitigatiepaden aanzienlijke hoeveelheden BECCS moeten bevatten om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5 . De technologie is echter nog nieuw, met slechts een paar fabrieken over de hele wereld die momenteel op grote schaal werken.

De kosten zijn een grote barrière. Nieuwe projecten hebben dure pijpleidingen nodig om de CO₂ . te verplaatsen en diepe injectieputten om het ondergronds op te slaan. Omdat CO₂ meer drijfvermogen heeft dan water, zijn er ook zorgen dat eventueel ondergronds opgeslagen gas na verloop van tijd kan weglekken.

Hier kunnen geothermische velden helpen.

Geothermische systemen voor BECCS

Geothermie is een betrouwbare energiebron in Nieuw-Zeeland en levert bijna 20% van onze elektriciteit. We gebruiken diepe putten om ondergrondse warmwaterreservoirs aan te boren, die vervolgens via een netwerk van leidingen naar een stoomturbine gaan die elektriciteit opwekt.

Daarna wordt het water weer ondergronds gepompt, waardoor het reservoir niet "uitdroogt". Nieuw-Zeelandse bedrijven zijn wereldleiders in het beheer van geothermische bronnen, en sommigen experimenteren zelfs met het opnieuw injecteren van de kleine hoeveelheden CO₂ die met het geothermische water komen.

Hierin ligt de kans. Geothermische systemen beschikken al over de infrastructuur die nodig is voor een succesvol BECCS-project:pijpleidingen, injectieputten en turbines. We moeten alleen uitzoeken hoe we deze twee hernieuwbare technologieën kunnen combineren.

We stellen voor dat we door het verbranden van bosafval het geothermische water kunnen opvoeren tot hogere temperaturen, waardoor we nog meer hernieuwbare energie kunnen produceren. Dan, CO₂ uit de biomassaverbranding kan worden opgelost in het geothermische water - zoals een sodastroom - voordat het weer ondergronds wordt geïnjecteerd.

Projecten in IJsland en Frankrijk hebben aangetoond dat het oplossen van CO₂ in geothermisch water is beter dan het direct te injecteren. Het verlaagt de kosten van nieuwe infrastructuur (vloeibare CO₂ compressie is duur) en betekent dat herinjectieputten die zijn gebouwd voor normale geothermische werking, kunnen blijven worden gebruikt.

In tegenstelling tot pure CO₂ dat minder dicht is dan water en de neiging heeft te stijgen, is het opnieuw geïnjecteerde koolzuurhoudende water ongeveer 2% zwaarder en zal het zinken. Zolang er gelijke hoeveelheden geothermisch water worden geproduceerd en opnieuw geïnjecteerd, zal de CO₂ blijft veilig opgelost, waar het langzaam in rotsen kan veranderen en permanent kan worden opgesloten.

Hoe stapelen de cijfers zich op?

Onze eerste modellering laat zien dat geothermische BECCS negatieve emissies kan hebben in de orde van grootte van -200 tot -700 gram CO₂ per kilowattuur elektriciteit (gCO2/kWh). Vergeleken met ongeveer 400 gCO₂/kWh positieve uitstoot van een aardgascentrale, is dit een dramatische omkering van de afweging van energie-emissies.

Toegepast op een geothermisch systeem ter grootte van Wairakei (160 megawatt), zou een enkel geothermisch BECCS-systeem een ​​miljoen ton CO₂ kunnen vasthouden elk jaar. Dit komt overeen met het van de weg halen van tweehonderdduizend auto's en zou, tegen de huidige prijzen, tientallen miljoenen dollars aan CO2-compensatie opleveren.

Deze zouden kunnen worden verhandeld via het Emissions Trading Scheme om waardevolle tijd te kopen voor industrieën die traag zijn geweest om koolstofarm te maken, zoals landbouw of cement, om tot netto nul te komen.

Sterker nog, de meeste geothermische velden van Nieuw-Zeeland bevinden zich in de buurt van grote bossen met uitgebreide bosbouwactiviteiten. Volgens schattingen komt onze productie van bosafval op ongeveer drie miljoen kubieke meter per jaar. Rather than leaving it to rot, this could be turned into a valuable resource for geothermal BECCS and a decarbonizing New Zealand.

We can start doing this now

According to the IPCC it is "2 )%20emissions">now or never" for countries to dramatically decarbonize their economies. Geothermal BECCS is a promising tool but, as with all new technologies, there is a learning curve.

Teething problems have to be worked through as costs are brought down and production is scaled. New Zealand has a chance to get on that curve now. And the whole world will benefit if we do.

The success of geothermal BECCS will turn on new partnerships between New Zealand's geothermal generators, manufacturers and the forestry sector. Forestry owners can help transition wood waste into a valuable resource and drive down gate costs.

Most importantly, geothermal operators can leverage their vast injection well inventories and detailed understanding of the underground to permanently lock up atmospheric carbon.

With the government tightening emissions budgets and investing billions in a Climate Emergency Response Fund, now is the perfect time to make geothermal BECCS work for Aotearoa New Zealand.