Met de juiste investeringen in openbare infrastructuur, de Verenigde Staten zouden de hoeveelheid kooldioxide-emissies die momenteel wereldwijd wordt opgevangen en opgeslagen binnen de komende zes jaar kunnen verdubbelen, volgens een analyse door onderzoekers van Princeton University.

De auteurs stellen in de Proceedings van de National Academy of Sciences een pijpleidingnetwerk dat koolstofdioxideafval van ethanolraffinaderijen in het Amerikaanse middenwesten - waar granen worden gefermenteerd om de op alcohol gebaseerde brandstof te produceren - naar olievelden in West-Texas zou transporteren. De opgevangen koolstof zou vervolgens in bijna uitgeputte olievelden worden gepompt via een techniek die bekend staat als verbeterde oliewinning, waar de kooldioxide helpt bij het terugwinnen van resterende olie terwijl het uiteindelijk ondergronds wordt opgesloten.

De onderzoekers ontdekten dat dit opvang- en opslagnetwerk zou kunnen voorkomen dat jaarlijks tot 30 miljoen ton door de mens gemaakte koolstofdioxide in de atmosfeer terechtkomt - een hoeveelheid die gelijk staat aan het verwijderen van 6,5 miljoen auto's van de weg. Momenteel, jaarlijks wordt ongeveer 31 miljoen ton koolstofdioxide opgevangen en wereldwijd opgeslagen.

De auteurs werden gemotiveerd door een belastingkrediet dat door het Congres werd goedgekeurd in de Bipartisan Budget Act van 2018 om investeringen in het afvangen en opslaan van koolstof aan te moedigen. Uit hun analyse bleek dat dit grootschalige afvang- en opslagnetwerk alleen mogelijk zou zijn - en winstgevend voor de bedrijven die het gebruiken - als de belastingkredieten worden gekoppeld aan laagrentende staatsleningen om de noodzakelijke pijpleidinginfrastructuur te financieren. Als overheden goedkope leningen zouden verstrekken voor slechts de helft van de pijpleidingen, het resulterende kleinere netwerk zou nog steeds 19 miljoen ton koolstofdioxide per jaar vastleggen.

"De nieuwe belastingverminderingen zijn het belangrijkste beleid dat het afvangen van koolstof stimuleert, gebruik en opslag (CCUS) in de wereld van vandaag, " zei eerste auteur Ryan Edwards, een AAAS Congressional Science and Engineering Fellow in Washington, DC die zijn Ph.D. in civiele en milieutechniek van Princeton in 2018. Edwards werkte aan de analyse als een afgestudeerde student onder co-auteur Michael Celia, directeur van het Princeton Environmental Institute (PEI) en de Theodora Shelton Pitney Professor of Environmental Studies en hoogleraar civiele en milieutechniek.

"Dit is de eerste keer dat we een beleid voor ons hebben waarmee we serieus kunnen nadenken over implementatie op grote schaal, " zei Edwards. "Er is veel interesse in CCUS op verschillende niveaus, en tweeledige steun. Wat er niet is geweest, is een plan hoe dit zou kunnen gebeuren en hoe het eruit zou zien."

Het Intergouvernementeel Panel van de VN voor klimaatverandering heeft het afvangen van koolstof geïdentificeerd als een belangrijk onderdeel bij het verminderen van de uitstoot van kooldioxide en het handhaven van de gemiddelde temperatuur op aarde binnen 2 graden Celsius boven het pre-industriële niveau. Om dat te doen, wordt geschat dat in 2050, 5, 000 tot 10, 000 ton koolstofdioxide moet elk jaar worden afgevangen en opgeslagen, Edwards en Celia rapporteren.

Niettemin, implementatie van koolstofopslaginfrastructuur is belemmerd door een gebrek aan beleidsondersteuning en hoge initiële kosten voor individuele projecten, zei Celia.

"Om ervoor te zorgen dat CCUS enige kans heeft op grootschalige ontwikkeling, de nodige infrastructuur moet worden aangelegd, "Zei Celia. "Dit omvat pijpleidingen om CO2 te transporteren van de locaties waar het wordt afgevangen naar de locaties waar het kan worden gebruikt. Onze studie biedt een economisch haalbare routekaart om een ​​dergelijke pijpleiding aan te leggen, wat een cruciale eerste stap zou zijn voor grootschalige CCUS in de Verenigde Staten."

Soortgelijke grootschalige infrastructuren zoals het Interstate Highway System en elektriciteitsnetwerken zijn gebouwd met financiering en coördinatie van de overheid, zei Edwards.

"Uit onze analyse blijkt dat er naast de belastingkredieten extra overheidssteun nodig zal zijn om op korte termijn grootschalige inzet mogelijk te maken, Edwards zei. "Zo worden deze dingen gedaan - regeringen spelen een sleutelrol. Een uitstekend recent voorbeeld is het leiderschap op het gebied van schone energie-infrastructuur door de staatsregering van Texas die de grote windenergie-hausse daar mogelijk heeft gemaakt."

Edwards en Celia richtten zich op ethanolraffinaderijen omdat het gas dat ze produceren voor meer dan 99 procent uit koolstofdioxide bestaat. waardoor het een van de meest kosteneffectieve is om vast te leggen, zei Edwards. Daarentegen, hij zei, het bijproduct van het verbranden van steenkool is slechts 10-15 procent koolstofdioxide en de afvangtechnologie is duur. De kosten van het afvangen van kooldioxide uit steenkool- of gasbronnen variëren van $ 50-75 per ton, vergeleken met ongeveer $ 20-30 per ton voor ethanolbronnen.

Tegelijkertijd, Ethanolraffinaderijen in het Midwesten - die jaarlijks 43 miljoen ton koolstofdioxide produceren - bevinden zich ver van bestaande koolstofdioxidepijpleidingen en bevinden zich niet bovenop geologische formaties die geschikt zijn om het gas op te slaan. Edwards en Celia schreven.

Conventionele winning uit een oliebron levert ongeveer 40 procent van de totale olie in het gesteente op, zei Edwards. Door kooldioxide in het reservoir te injecteren, kan meer olie worden gewonnen, meestal rond een extra 15 procent, hij zei. Het kooldioxide wordt aan de oppervlakte van de olie gescheiden, dan wordt het gas terug in de grond gebracht en daar uiteindelijk opgesloten.

Het netwerk dat Edwards en Celia voorstellen, zou de verbeterde oliewinning in de Verenigde Staten - momenteel beperkt door een gebrek aan betaalbare koolstofdioxide - met 50 procent kunnen verhogen, Zij schreven.

"Dit kan een win-winsituatie zijn voor klimaat- en binnenlandse energiezekerheid, ' zei Eduard.

"De wereldwijde vraag naar olie zal naar verwachting ook na 2050 aanhouden, dus er is behoefte aan nieuwe olieproductie, "zei hij. "Als er meer olie moet zijn, het is veel milieuvriendelijker dat we in eigen land olie produceren uit een bestaand veld in plaats van nieuwe putten te boren in plaatsen zoals het noordpoolgebied, of het importeren van nieuwe grenzen. De mogelijkheid om ook gevangen koolstof te sekwestreren, maakt de algehele technologie buitengewoon aantrekkelijk."

Het voorgestelde netwerk zou nog steeds veel meer CO2-uitstoot voorkomen dan de olie die het helpt te winnen zou produceren, zei Celia.

"De omvang van het koolstofprobleem is zo groot dat geen enkele technologie het kan oplossen, " zei Celia. "Fossiele brandstoffen zullen in de nabije toekomst waarschijnlijk een belangrijke energiebron zijn. CCUS is de enige momenteel beschikbare technologie die het koolstofprobleem kan oplossen en tegelijkertijd het gebruik van fossiele brandstoffen mogelijk maakt. Alle huidige projecties van een koolstofarme energietoekomst omvatten aanzienlijke hoeveelheden CCUS."

De krant, "Infrastructuur om inzet van koolstofafvang mogelijk te maken, gebruik, en opslag in de Verenigde Staten, " werd op 18 september gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .