Nieuwe technologieën die koolstofdioxide opvangen en recyclen uit industriële processen zoals de staal- en cementproductie, zullen van vitaal belang zijn als de EU haar doel wil bereiken om de uitstoot van broeikasgassen tegen 2030 met minstens 55% te verminderen en tegen 2050 tot nul terug te dringen. terwijl er oplossingen komen, er is meer werk nodig om ze op grote schaal uit te rollen, deskundigen zeggen.

Enkele van de grootste vervuilers:het staal, cement- en chemische industrie, die verantwoordelijk zijn voor meer dan twee derde van alle industriële kooldioxide-emissies in de EU, hebben al enige vooruitgang geboekt, de uitstoot tussen 1990 en 2018 met bijna 30% te verminderen. Dit was deels te danken aan het vlaggenschip van de EU op het gebied van klimaatbeleid – het emissiehandelssysteem – dat het principe 'de vervuiler betaalt' volgt, waarin bepaalde industrieën betalen voor een (afgetopte) emissierechten voor elke ton CO ₂ -equivalent dat ze in de atmosfeer injecteren.

Deze aanpak heeft geprobeerd het gebruik van fossiele brandstoffen te ontmoedigen door een klein beetje te vragen voor emissies - maar het is niet genoeg en het is niet snel genoeg, zegt Stuart Haszeldine, hoogleraar koolstofafvang en -opslag aan de Universiteit van Edinburgh, VK.

"Het beleid dat we op dit moment hebben, is goed om de reis te beginnen, maar ze … komen zeker niet bij het eindpunt van de reis. Er zijn manieren om deze doelen te bereiken, maar we zijn niet brutaal genoeg geweest om ze te doen."

In plaats van de rommelige uitvoer aan te pakken, de schoonste manier om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, is door hernieuwbare elektriciteit als belangrijkste energiebron te gebruiken, maar dit is niet altijd haalbaar. Het planten van bomen om koolstof uit de atmosfeer op te zuigen kan een ander cruciaal stukje van de puzzel zijn, maar het is een langzame en gestage soort oplossing, een die jaren en schaal zal duren, betekenisvolle verandering te brengen.

Vastleggen en opslaan

Misschien wel het meest cruciale ingrediënt om te voldoen aan het convenant van de Overeenkomst van Parijs om de opwarming van de aarde te beperken tot 'ruim onder' 2 graden Celsius in vergelijking met pre-industriële niveaus is bewezen industriële technologie die is ontworpen om CO op te vangen en op te slaan ₂ voordat het in de atmosfeer terechtkomt, zegt prof. Haszeldine.

Dit kan worden gedaan door koolstofintensieve industrieën te verplichten om geleidelijk te investeren in de opslag en/of recycling van een percentage van de CO ₂ zij produceren, hij stelde voor.

De cementindustrie, bijvoorbeeld, produceert jaarlijks meer dan 4 miljard ton product, goed voor ongeveer 8% van de wereldwijde CO ₂ emissies, maar slechts een derde van de emissies is afkomstig van het gebruik van brandstof voor stroom, wat betekent dat overschakelen op hernieuwbare energie niet voldoende is.

Het grootste deel van de uitstoot is intrinsiek verbonden met het proces voor de productie van klinker, een van de hoofdingrediënten in cement.

Om de productie van de meest gebruikte bouwmaterialen groener te maken, projecten zoals CLEANKER testen in een industriële setting de toepasbaarheid van het afvangen van CO ₂ vrijkomt tijdens het cementproductieproces. CLEANKER maakt gebruik van zogenaamde calcium looping technologie, die op calciumoxide gebaseerde sorptiemiddelen gebruikt om CO . af te vangen ₂ bij hoge temperaturen.

De technologie heeft het potentieel om meer dan 90% van de CO . te benutten ₂ geproduceerd in een cementfabriek, zegt Riccardo Cremona, die samenwerkt met onderzoekers van Politecnico di Milano, een universiteit in Italië, op het CLEANKER-project.

Een belangrijke hindernis voor adoptie zijn de kosten - de kosten van het implementeren van dergelijke technologie zijn van dezelfde orde van grootte als het bouwen van een cementfabriek zelf, dus het is op dit moment onhandig voor producenten. Maar als het Akkoord van Parijs en de doelstellingen voor 2050 moeten worden gehaald, hij zei, 'we moeten deze technologie toepassen... koolstofafvang zal van fundamenteel belang zijn voor grote industrieën die koolstofvrij willen zijn.'

eenmaal CO ₂ is gevangen genomen, het kan in vloeibare toestand worden samengeperst en kan dan ondergronds worden gepompt om aan te vullen, bijvoorbeeld, uitgeputte olie- en gasreservoirs of kolenlagen.

Gerecycleerd

De gevangen CO ₂ kan ook worden gerecycled om andere waardevolle producten te produceren, dat was het doel van het recente Carbon4PUR-project. Het doel, zegt projectcoördinator Dr. Liv Adler van het polymeerbedrijf Covestro Deutschland, was om aan te tonen en te evalueren of het technisch mogelijk is, economisch haalbaar en duurzaam om CO .-bevattende staalfabriekgassen te recyclen ₂ en koolmonoxide tot tussenverbindingen die kunnen worden gebruikt om isolatieplaten of houtcoatings te produceren.

Het project heeft veelbelovende resultaten opgeleverd, het aantonen van het vermogen om gasmengsels van staalfabrieken om te zetten in intermediaire verbindingen voor plastic polymeren, polyurethanen genaamd, maar Dr. Adler zegt dat dit soort technologie slechts een deel van de oplossing is - er zijn andere componenten waaruit polyurethanen bestaan ​​die ook kunnen worden veranderd.

"Stel je voor dat je een cake bakt. We werkten aan, bijvoorbeeld, de melk die je nodig hebt om de cake te maken, maar elk ander ingrediënt is nog steeds hetzelfde, " ze zei.

"Om de uitstoot echt te verminderen... moeten we niet alleen de melk verwisselen, maar ruil ook de eieren, het meel en de suiker en alleen dan kunnen we tot een echt duurzaam product komen."

Een ander initiatief om de duurzaamheid te verbeteren, dit keer in de chemische industrie, is het CatASus-project, die wordt gecoördineerd door Katalin Barta Weissert, professor aan het Instituut voor Chemie aan de Universiteit van Graz, Oostenrijk.

Het project werkt aan de ontwikkeling van duurzamere methoden voor het winnen van hernieuwbare bronnen van amines - een familie van chemicaliën die veel voorkomt in farmaceutische producten, landbouwchemicaliën en oppervlakteactieve stoffen - van het ontbindende lignocellulose (afval van plantaardige droge stof dat overvloedig wordt geproduceerd in land- en bosbouw). Eigenlijk, door afvalbiomassa te gebruiken om amines te maken, er mag geen extra CO . zijn ₂ emissies die anders zouden optreden bij de productie van deze chemicaliën.

Wat cruciaal is, is dat fundamenteel onderzoek als dit steeds wordt gefinancierd - alleen dan zullen wetenschappers methoden kunnen ontwikkelen die uiteindelijk de status-quo zo sterk zullen overschaduwen dat de industrie gedwongen zal worden om dergelijke technologieën toe te passen. ze zegt.

"Uiteindelijk zouden we het stadium moeten bereiken waarin we iets slims ontwerpen dat eigenlijk minder kost... waar de industrie zal zeggen:"Dit is geweldig; het is minder vervuilend, minder gevaarlijk maar ook goedkoper voor ons."'

Jong

Zoals het staat, veel van de projecten die nieuwe koolstofbesparende technologieën voor hernieuwbare chemicaliën ontwikkelen, zijn jong - ze hebben nog een lange weg te gaan, zegt dr. Adler.

Bijvoorbeeld, hoewel haar Carbon4PUR-project met succes proof-of-concept op semi-industriële schaal heeft aangetoond, het moet op grotere schaal worden uitgeprobeerd en het zal minstens vijf tot tien jaar duren (ervan uitgaande dat alles goed gaat) voordat het marktklaar zal zijn, ze zegt.

In de tussentijd, grootschalige projecten voor koolstofopslag zijn al aan de gang. Noorwegen, bijvoorbeeld, heeft CO . opgeslagen ₂ decennia onder de Noordzee - gedreven door een koolstofbelastingbeleid op offshore olie- en gasvelden. En het VK staat op het punt twee grote projecten te financieren die tegen 2025 moeten beginnen, met nog twee tegen 2030.

Er bestaan ​​dus al bepaalde technologieën die een groot verschil kunnen maken, maar het probleem is hoe ze snel genoeg en over het hele continent kunnen worden geïmplementeerd. Overheden boeken op dit gebied onvoldoende vooruitgang, omdat dit betekent dat ze de manier waarop hun energiesysteem werkt volledig moeten veranderen, zegt prof. Haszeldine. Met behulp van het EU-ETS-innovatiefonds, de EU kan helpen bij de financiering van het eerste proefproject om koolstofafvang- en -opslagwerkzaamheden in een land te laten zien, maar het kan niet alles financieren, omdat er te veel is om te financieren, hij zegt.

"Een regering moet creatief zijn - om een ​​manier te bedenken om dit onvermijdelijk te maken, bedrijven en bedrijven hun CO2-uitstoot laten opruimen in plaats van ze in de atmosfeer te brengen. Het opruimen moet normaal worden."

Als Europa die netto-nulpositie wil bereiken, hij zegt, 'het moet zijn ambitie voor het technisch afvangen van koolstofafvang en -opslag echt met een zeer grote hoeveelheid verhogen."

Het probleem

Om de inzet van baanbrekende technologieën te versnellen en de ecologische voetafdruk van de industriële sector te verkleinen, de EU werkt aan een plan om betere banden te creëren tussen de Europese onderzoeks- en innovatiegemeenschappen en de industrie.

Deze roadmap voor een koolstofarme economie zal de eerste zijn in een reeks roadmaps voor industriële technologie die aangeven hoe onderzoek en de industrie beter kunnen samenwerken, met aankomende onderwerpen, waaronder circulaire industrieën.

Dit verhaal maakt deel uit van een serie waarin we horen van de volgende generatie wetenschappers en onderzoekers die werken aan het aanpakken van mondiale uitdagingen.

Een discussie over veerkrachtige, koolstofarme Europese industrieën zullen op 24 juni plaatsvinden als onderdeel van de conferentie van de onderzoeks- en innovatiedagen van de Europese Commissie.