‘We kunnen beter CO2 uit de zee proberen te halen dan uit de lucht’

“Er zit 150 keer zo veel CO2 in een liter water als in een liter lucht”, zegt David Vermaas, universitair docent elektrochemische systemen aan de TU Delft. “Daarom kunnen we beter CO2 uit de zee proberen te halen dan uit de lucht.”

“Als je kijkt naar alle biologisch beschikbare koolstof op aarde, en je neemt de bodem mee, het hele tropisch regenwoud, al het leven, ook de toendra’s, de hele atmosfeer – dan zit 95 procent opgelost in zeewater”, zegt Gert-Jan Reichart, hoogleraar mariene geologie. “De zee kan zoveel CO2 opnemen, daar moeten we wat mee doen.”

“We zouden mangroven en kwelders veel beter moeten beschermen”, zegt Karin Didderen, ecoloog bij Bureau Waardenburg. “Ze leggen minstens zo veel CO2 vast als bossen en voor veel langere tijd.”

Steeds meer landen nemen zich voor binnen een paar decennia klimaatneutraal te worden. De Europese Unie en de Verenigde Staten willen in 2050 ‘netto nul’ CO2 uitstoten, China in 2060.

Ze moeten wel, als ze de opwarming van de aarde willen beperken tot 1,5 tot 2 graden, zoals afgesproken in het Akkoord van Parijs. Sla het nieuwste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change er maar op na. Als een temperatuurstijging van 1,5 graden in 2100 het maximum is, dan moet de CO2-uitstoot vanaf halverwege deze eeuw negatief worden. Dat wil zeggen: meer CO2 uit de lucht halen dan erin blazen.

De grote vraag is: hoe dan? Om te beginnen door de uitstoot te beperken. En door bomen te planten. Er is ook al geprobeerd een soort gigantische stofzuigers te bouwen, die de CO2 uit de lucht zuigen.

En er zijn dus steeds meer wetenschappers die hun hoop vestigen op de oceaan. Misschien, denken ze, schuilt in de zee de oplossing voor het wereldwijde CO2-probleem.

Emissierechten

Voor Paul Straatman, ontwikkelingsingenieur bij plasticfabrikant Indorama, waren de hoge kosten van de CO2-zuigers de belangrijkste reden om op zoek te gaan naar een andere manier om het vervloekte molecuul uit het milieu te halen.

“Bij het Zwitserse bedrijf Climeworks kost het ongeveer 500 euro om een ton CO2 uit de lucht te halen”, zegt hij. Zelfs als die prijzen gaan dalen, zoals de verwachting is, zullen ze niet snel onder de 100 euro per ton komen. Straatman: “De prijs voor CO2-emissierechten ligt op dit moment op ongeveer 60 euro per ton. Dat kostenplaatje klopt dus niet.”

Straatman gooide het daarom over een andere boeg. Wat, dacht hij, als we gebruikmaken van het principe dat CO2 oplost in zeewater en dat de concentratie daarin bovendien veel hoger is dan in de lucht? “Je zou het zeewater kunnen opzuigen en de druk sterk kunnen verlagen, waardoor CO2 vrijkomt in gasvorm”, legt hij uit. “Vervolgens is het gemakkelijk om dat gas af te voeren.” Inmiddels werkt hij als promovendus in de geowetenschappen aan de Universiteit Utrecht dat idee uit.

Het toeval wil dat rond de evenaar energiecentrales bestaan die een groot deel van het proces dat Straatman bedacht al uitvoeren: de OTEC-centrales, een afkorting van Ocean Thermic Energy Conversion. Warm zeewater wordt opgepompt, in een vacuüm gebracht en verdampt, waardoor een turbine wordt aangezwengeld. “Het zou niet zo ingewikkeld hoeven te zijn”, zegt Straatman, “om na de opwekking van energie een extra zuiveringsstap toe te voegen, zodat de CO2 eruit wordt gehaald.” De energie die daarvoor nodig is, kan uit de centrale komen. De prijs schat Straatman tussen de 15 en 35 euro per ton CO2.

En wat doe je dan met die CO2? Ook daarover heeft Straatman volop ideeën. Hij denkt dat de CO2 die je op deze manier wint op allerlei manieren nuttig kan worden gebruikt. “Je zou er bijvoorbeeld methanol van kunnen maken, dat is een belangrijke grondstof in de chemie. Het is een stof die te gebruiken is als brandstof, maar bijvoorbeeld ook om kunststof te maken.”

Het CO2-loze zeewater gaat weer terug in zee. Dat zal dan weer meer CO2 gaan opnemen uit de lucht, en ziehier: het broeikaseffect neemt af.

Ook David Vermaas, universitair docent elektrochemische systemen aan de TU Delft, werkt aan een methode om CO2 uit zeewater te halen. Hij bedacht twee manieren: één waarbij hij het water zuur maakt (veel H+-ionen) en één waarbij hij het water basisch maakt (veel OH--ionen). Dat kun je doen door water onder stroom te zetten: het watermolecuul (H2O) ontleedt zich dan in H+ en OH-. Vermaas plaatste een membraan tussen het zure en het basische deel en bracht daardoor tegelijkertijd twee reacties op gang.

In het zure deel wordt koolzuur gevormd – de prik uit de Spa rood. Die bubbelt na verloop van tijd vanzelf uit het water en kan zo worden afgevangen. In het basische deel ontstaan stoffen als calcium- en magnesiumcarbonaat. Anders gezegd: kalksteen. “Tegen het opslaan van koolzuurgas in de bodem bestaat veel weerstand”, zegt Vermaas. “Maar dat geldt niet voor dit soort kalksteen. Bovendien kunnen we het gebruiken in de bouw, bijvoorbeeld om cement te maken. Wist je dat de cementindustrie verantwoordelijk is voor de uitstoot van 9 procent van alle CO2? Om het cement hebben we ooit de Sint Pietersberg bij Maastricht afgegraven. Het zou fantastisch zijn als we zulk kalksteen zelf kunnen produceren.”

Volgens Vermaas zou je het afvangen van CO2 best kunnen combineren met andere processen, zoals ontzilting (voor drinkwater) en koeling (in de industrie). Op die manier zou je 10 procent van de huidige CO2-uitstoot kunnen neutraliseren. De energie die ervoor nodig is moet uiteraard uit hernieuwbare bronnen komen. En de prijs? Die zal liggen rond de 50 euro per ton CO2, schat de Delftse ingenieur. Nog steeds aanmerkelijk goedkoper dan luchtwassers.

Mangrovebossen

De oceaan biedt ook andere oplossingen. Karin Didderen en Helga van der Jagt werken bij Bureau Waardenburg aan wat ze noemen ‘blue carbon’: koolstof opslaan in ecosystemen langs de kust. Denk bijvoorbeeld aan mangrovebossen, maar ook aan de kwelders in het Waddengebied of in Zeeland. De bodems van zulke natte ecosystemen bevatten namelijk veel meer koolstof dan die van bossen op land.

“De strooisellaag van een bos is niet zo dik, maar dat is bij kwelders en mangroven anders”, zegt Didderen. “Als je daar een grondboring doet, zie je een metersdikke laag van organisch materiaal. Dat is allemaal koolstof die wordt opgeslagen. We hebben uitgerekend dat de bodem van een kwelder wel tien keer zo veel koolstof bevat als die van een tropisch bos.”

De oorzaak daarvan is dat planten die in de zee doodgaan, naar de bodem zakken en daar niet direct worden afgebroken. Dat is een bos anders: zodra een boom omvalt, begint onmiddellijk het afbraakproces. In de zee wordt het plantaardige materiaal echter bedekt onder een laagje zand of slib, waardoor er weinig zuurstof bij komt en het langdurig intact blijft.

Volgens Van der Jagt en Didderen is dit een extra argument om de natte ecosystemen te beschermen. “Wij waren er al langer van overtuigd dat ze de moeite waard zijn”, zegt Van der Jagt. “Het zijn zulke wilde, vrije gebieden, een habitat voor heel veel vogels en vissen. Maar ze blijken dus ook geweldige klimaatbuffers te zijn. Misschien begrijpen projectontwikkelaars die luxeflats willen neerzetten nu eindelijk dat we deze natuur moeten behouden.”

Gert-Jan Reichart, marien geoloog bij het Nederlands Instituut voor het Onderzoek der Zee en hoogleraar aan de Universiteit Utrecht, begint te zuchten als hij hoort over zulke 'blue carbon'-projecten. “Iedereen wil iets doen, maar dit soort dingetjes helpen nauwelijks”, zegt hij. “Er zijn echt oplossingen op een veel grotere schaal nodig.”

Reichart denkt dat er maar één manier is om de CO2-concentratie in de atmosfeer naar beneden te krijgen. “We moeten het chemische evenwicht in de zee opschuiven”, zegt hij. Volgens Reichart is het zaak vergruisde gesteenten, zoals olivijn en basalt, toe te voegen aan het zeewater. Daardoor kan de zee meer CO2 opnemen, zónder dat ze almaar zuurder wordt – iets wat de afgelopen decennia wel gebeurde, met desastreuze gevolgen voor schelpdieren en koraalriffen.

Olivijn

Het idee van Reichart is in het verre verleden al eens uitgevoerd, op een natuurlijke manier. Tijdens het Krijt (145-66 miljoen jaar geleden) was het nog erg warm op aarde. Maar daarna werden gebergten als de Himalaya, de Andes en de Rocky Mountains gevormd. De verwering ging sneller dan ooit, mineralen kwamen terecht in de zee, daardoor werd er meer CO2 opgenomen, dat werd onttrokken aan de atmosfeer, en het gevolg was dat het op aarde koeler werd. “Dat is de reden dat we nu nog steeds in een relatief koud klimaat leven, bekeken op een geologische tijdschaal”, zegt Reichart.

Zoiets zal de mens nu dus opnieuw moeten organiseren, vindt hij. “Je zou IJsland kunnen opmalen”, stelt Reichart voor, om een idee te geven van de hoeveelheid steen die nodig zou zijn. “Dat bevat veel olivijn, een van de materialen die je hiervoor kunt gebruiken.”

Is dit wel verstandig – opnieuw zo’n operatie waarin de mens de natuur wel even naar zijn hand zet? “Ik denk dat het niet anders kan”, zegt Reichart. “In de klimaatscenario’s waarin we onder de 1,5 graad opwarming proberen te blijven, moet de CO2-uitstoot op termijn onder nul. Niemand weet nog hoe we dat gaan doen. Volgens mij is dit de enige manier: rotsen vergruizen en in zee gooien, zelfs als daarbij een kaal en lelijk landschap achterblijft.”

Volgens een recente publicatie in het tijdschrift Frontiers in Climate is de haalbaarheid van de methode die Reichart voorstelt op dit moment echter nog ‘zeer laag’. En Straatman en Vermaas hebben meer vertrouwen in hun eigen technologische oplossingen. Maar over één ding zijn de wetenschappers het eens: als de wereld werkelijk klimaatneutraal wil worden, hebben we de oceanen daarvoor nodig.

Bovendien moeten we dan nu in actie komen. “Misschien wekken wij de verkeerde indruk, door steeds de mooie verhalen te vertellen aan politici en aan de media”, zegt David Vermaas, de elektrochemisch ingenieur uit Delft. “Maar er moet echt nog veel gebeuren.”