Volgens een recent groot VN-rapport, als we de temperatuurstijging willen beperken tot 1,5 °C en de meest catastrofale gevolgen van klimaatverandering willen voorkomen, we moeten de wereldwijde CO₂-uitstoot in 2050 tot nul terugbrengen. Dit betekent een snelle afschaffing van het gebruik van fossiele brandstoffen – maar om die overgang op te vangen en de gebieden te compenseren waarin er momenteel geen vervanging is voor brandbare stoffen, we moeten actief CO₂ uit de atmosfeer verwijderen. Bomen planten en verwildering vormen een groot deel van deze oplossing, maar het is zeer waarschijnlijk dat we verdere technologische hulp nodig hebben als we een ineenstorting van het klimaat willen voorkomen.

Dus toen recent nieuws naar voren kwam dat het Canadese bedrijf Carbon Engineering een bekende chemie heeft aangewend om CO₂ uit de atmosfeer te halen voor minder dan $ 100 per ton, veel mediabronnen begroetten de mijlpaal als een wondermiddel. Helaas, het grote geheel is niet zo eenvoudig. De balans echt omslaan van koolstofbron naar koolstofput is een delicate zaak, en wij zijn van mening dat de energiekosten die ermee gemoeid zijn en het waarschijnlijke stroomafwaartse gebruik van afgevangen CO₂ betekenen dat de "kogel" van Carbon Engineering allesbehalve magisch is.

Aangezien CO₂ slechts 0,04% van de moleculen in onze lucht uitmaakt, het vastleggen ervan lijkt misschien een technologisch wonder. Maar chemici doen het al sinds de 18e eeuw op kleine schaal, en het kan zelfs - zij het inefficiënt - worden gedaan met benodigdheden van de plaatselijke ijzerhandel.

Zoals middelbare scholieren in de scheikunde zullen weten, CO₂ reageert met kalkwater (calciumhydroxide-oplossing) om melkwit onoplosbaar calciumcarbonaat te geven. Andere hydroxiden vangen CO₂ op dezelfde manier op. Lithiumhydroxide was de basis van de CO₂-absorbers die de astronauten op Apollo 13 in leven hielden, en kaliumhydroxide vangt CO₂ zo efficiënt op dat het kan worden gebruikt om het koolstofgehalte van een verbrande stof te meten. Het 19e-eeuwse apparaat dat bij deze laatste procedure werd gebruikt, staat nog steeds op het logo van de American Chemical Society.

Helaas, dit is geen kleinschalig probleem meer – we moeten nu miljarden tonnen CO₂ afvangen, en snel.

De techniek van Carbon Engineering is hydroxidechemie op zijn best. In de proeffabriek in British Columbia, lucht wordt aangezogen door grote ventilatoren en blootgesteld aan kaliumhydroxide, waarmee CO₂ reageert tot oplosbaar kaliumcarbonaat. Deze oplossing wordt vervolgens gecombineerd met calciumhydroxide, het produceren van vast en gemakkelijk te scheiden calciumcarbonaat, samen met kaliumhydroxide-oplossing, die hergebruikt kunnen worden.

Dit deel van het proces kost relatief weinig energie en het product is in wezen kalksteen - maar het maken van bergen calciumcarbonaat lost ons probleem niet op. Hoewel calciumcarbonaat wordt gebruikt in de landbouw en de bouw, dit proces zou als commerciële bron veel te duur zijn. Het is ook geen praktische optie voor door de overheid gefinancierde koolstofopslag vanwege de enorme hoeveelheden calciumhydroxide die nodig zouden zijn. Om haalbaar te zijn, directe luchtafvang moet geconcentreerde CO₂ produceren als product, die veilig kan worden opgeborgen of in gebruik kan worden genomen.

Dus, het vaste calciumcarbonaat wordt verwarmd tot 900 °C om zuivere CO₂ terug te winnen. Deze laatste stap vereist een enorme hoeveelheid energie. In de aardgasgestookte centrale van Carbon Engineering, de hele cyclus genereert een halve ton CO₂ voor elke ton die uit de lucht wordt gehaald. De plant vangt deze extra CO₂ wel op, en natuurlijk zou kunnen worden aangedreven door hernieuwbare energie voor een gezondere koolstofbalans - maar het probleem van wat te doen met al het opgevangen gas blijft.

Zwitserse start-up Climeworks gebruikt op dezelfde manier opgevangen CO₂ om de fotosynthese te ondersteunen en de gewasopbrengst in nabijgelegen kassen te verbeteren, maar de prijs is nog lang niet concurrerend. CO₂ kan elders worden ingekocht voor slechts een tiende van de winst van $ 100 van Carbon Engineering. Er zijn ook veel goedkopere manieren voor overheden om emissies te compenseren:het is veel gemakkelijker om CO₂ af te vangen bij de emissiebron, waar de concentratie veel hoger is. Deze technologie zal dus waarschijnlijk vooral interessant zijn voor industrieën met een hoge uitstoot, die mogelijk kunnen profiteren van CO₂ met groene referenties.

Bijvoorbeeld, een van de belangrijkste investeerders in de afvangtechnologie van Carbon Engineering is Occidental Petroleum, een grote gebruiker van Enhanced Oil Recovery-methoden. Bij een dergelijke methode CO₂ wordt in oliebronnen gepompt om de hoeveelheid ruwe olie die kan worden teruggewonnen te vergroten, dankzij verhoogde putdruk en/of verbetering van de stromingseigenschappen van de olie zelf. Echter, inclusief de energiekosten voor het transporteren en raffineren van deze extra olie, het op deze manier gebruiken van de technologie zal waarschijnlijk de netto-uitstoot verhogen, ze niet verminderen.

Een ander belangrijk aspect van de activiteiten van Carbon Engineering is de Air To Fuels-technologie, waarin CO₂ wordt omgezet in brandbare vloeibare brandstof, klaar om opnieuw verbrand te worden. Theoretisch levert dit een koolstofneutrale brandstofcyclus op, op voorwaarde dat elke stap van het proces wordt aangedreven door hernieuwbare energie. Echter, zelfs dit gebruik is nog ver verwijderd van een technologie voor negatieve emissies.

Er zijn veelbelovende alternatieven in het verschiet. Metaal-organische raamwerken zijn sponsachtige vaste stoffen die het equivalente CO₂-oppervlak van een voetbalveld tot de grootte van een suikerklontje persen. Het gebruik van deze oppervlakken voor het afvangen van CO₂ kost veel minder energie - en bedrijven zijn begonnen met het verkennen van hun commerciële potentieel. Echter, grootschalige productie is niet geperfectioneerd, en vragen over hun stabiliteit op lange termijn voor duurzame CO₂-afvangprojecten betekenen dat hun hoge kosten nog niet verdiend zijn.

Met weinig kans dat technologieën die zich nog in het laboratorium bevinden, binnen het komende decennium klaar zullen zijn voor opvang op gigatonschaal, de methoden die worden gebruikt door Carbon Engineering en Climeworks zijn de beste die we momenteel hebben. Maar het is belangrijk om te onthouden dat ze lang niet perfect zijn. We zullen zo snel mogelijk moeten overschakelen op efficiëntere methoden van CO₂-afvang. Zoals David Keith, de oprichter van Carbon Engineering, zelf aangeeft:koolstofverwijderingstechnologieën worden overhyped door beleidsmakers, en hebben tot nu toe "buitengewoon weinig" onderzoeksfinanciering ontvangen.

Algemener, we moeten de verleiding weerstaan ​​om directe luchtvangst te zien als een wondermiddel dat ons ervan weerhoudt onze koolstofverslaving aan te pakken. Het verminderen of neutraliseren van de koolstofbelasting in de levenscyclus van koolwaterstofbrandstoffen kan een stap zijn in de richting van negatieve emissietechnologieën. Maar het is precies dat - een stap. Na zo lang aan de verkeerde kant van het koolstofboek te hebben gestaan, het is verleden tijd om verder te kijken dan alleen break-even.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.