Machines die CO2 uit de lucht zuigen: is een doorbraak realistisch?

2.400 miljard (!) ton, dat is hoeveel CO2 de mensheid sinds 1750 uitstootte. Grofweg de helft daarvan wordt weer opgenomen door de biosfeer en oceanen, analyseerde Business Insider eerder dit jaar. De rest blijft daarentegen in de atmosfeer hangen.

In de 10.000 jaar voor grofweg de negentiende eeuw schommelde de concentratie CO2 in de atmosfeer rond de 270 parts per million (ppm); sindsdien schoot de CO2-concentratie in de atmosfeer omhoog naar een recordhoogte van gemiddeld 419 ppm afgelopen jaar. Want, en dat blijft goed om te beseffen, CO2 die eenmaal in de atmosfeer is gebracht, wordt niet afgebroken, maar blijft daar hangen. Er is dus jaar op jaar sprake van een cumulatief effect.

Door de forse uitstoot van CO2 warmt de aarde – het moge bekend zijn – langzaamaan op. Van overstromingen in Limburg, België en Duitsland tot woestijnachtige hitten in Spanje en Italië: de gevolgen van klimaatverandering zijn desastreus.

Toch blijft de wereld ieder jaar uitstootrecords schrijven. Afgelopen jaar bedroeg de uitstoot van CO2 door het gebruik van fossiele brandstoffen bijna 37 miljard ton, meldde de intergouvernementele organisatie Internationaal Energie Agentschap (IEA) eerder dit jaar.

Door industrieën te verduurzamen en woningen te isoleren kunnen landen hun CO2-uitstoot terugbrengen. Wat echter te doen met al die miljarden tonnen CO2 die we sinds de opkomst van de industriële revolutie hebben uitgestoten? Hoe krijgen we de hoge concentratie CO2 in de atmosfeer ooit weer terug naar het niveau van vóór de negentiende eeuw?

Door het er simpelweg uit te filteren, hoor je van bedrijven die zich bezighouden met een techniek die direct air capture (DAC) wordt genoemd.

CO2 de lucht uit filteren

Hoe dit werkt? Je installeert een grote filterinstallatie op land die lucht opzuigt in een membraan, oftewel een dun vlies dat twee ruimtes scheidt. De meegezogen CO2 bindt zich aan een chemische stof, waarna de opgevangen CO2 voor andere doelen kan worden gebruikt. De binnen gehengelde CO2 kun je bijvoorbeeld opslaan in oude gasvelden, gebruiken als klimaatneutrale brandstof voor vliegtuigen, of mineraliseren door de CO2 in de vorm van steen weer op te bergen in de aarde.

Al blijft het verminderen van de mondiale CO2-uitstoot de belangrijkste troefkaart tegen klimaatverandering, Nederland ontkomt er niet aan om CO2 uit de lucht te filteren, zeiden experts begin deze week tegen de NOS.

Die overtuiging heeft ook klimaatconsultant Tim Bertels van project- en adviesbureau Darel. "Als je kijkt naar de adviezen en klimaatscenario's van het IPCC [klimaatpanel van de Verenigde Naties, red.], ontkom je niet aan zoiets als DAC. We hebben het nodig om klimaatdoelen te halen."

DAC biedt zelfs voordelen ten opzichte van de aanplant van nieuwe bomen, vindt Bertels' collega en mede-klimaatexpert Guus Kessler. "In feite heb je bij het planten van bomen te maken met een een kortcyclische CO2-opvang. Bomen zijn kwetsbaar en leven maar een beperkte tijd. DAC is een langcyclische CO2-opvang, omdat je de opgevangen CO2 daarna weer veilig onder de grond kunt opslaan."

Aan ondernemer Hans de Neve zal het niet liggen. De voormalig TNO-onderzoeker richtte in 2019 DAC-startup Carbyon op, waarmee hij zetelt in Eindhoven. De Neve ziet een toekomst voor zich vol industriële parken met dit soort machines, vergelijkbaar met de huidige wind- en zonneparken.

"Ze kunnen dichter bij elkaar staan dan windturbines", zegt De Neve. "Zo'n tien meter van elkaar vandaan, zo schatten we. De machines nemen niet veel plaats in. In Nederland komen ze er mogelijk niet direct, omdat ze idealiter met groene energie aangedreven worden. Dat is er in ons land nog te weinig. Ze zullen dus vooral komen te staan in landen met veel wind-, zonne- of thermische energie, zoals Noorwegen en IJsland."

Machine kan 36.000 ton CO2 per jaar afvangen

Alle ogen in de branche zijn momenteel dan ook gericht op IJsland, waar het Zwitserse bedrijf Climeworks een mega-installatie bouwt voor de opvang van CO2. Na het uitvoeren van enkele succesvolle proeven met zuiginstallaties, bouwt de startup nu aan een machine die jaarlijks 36.000 ton CO2 uit de lucht moet kunnen filteren.

Climeworks wist met een eerdere installatie in IJsland al 4.000 ton CO2 per jaar uit de lucht te halen. Als de nieuwe installatie een succes blijkt, zal de startup er één bouwen die jaarlijks een half miljoen ton CO2 de lucht uit zuigt.

Klein bier in vergelijking met de bijna 37 miljard ton CO2 die de mensheid momenteel nog jaarlijks uitstoot. Toch, als alles volgens plan verloopt, kunnen DAC-bedrijven op termijn een serieuze slag maken met het verminderen van de concentraties CO2 in de lucht. Zo wil Climeworks in 2050 jaarlijks 1 miljard ton CO2 uit de lucht zuigen.

De Neve van Carbyon is zelfs nóg ambitieuzer. Zijn bedrijf mikt in 2050 op een reductie van 5 miljard ton CO2 per jaar. De Neve denkt dat zijn machines tot tien keer zoveel CO2 uit de lucht kunnen filteren als die van concurrenten. Carbyon maakt hiervoor gebruik van een zogenoemde dunne filtertechnologie, waarbij een soort spons zich in enkele minuten volzuigt met CO2. Momenteel test het bedrijf de techniek en in 2026 hoopt De Neve de eerste machines aan klanten te kunnen leveren.

"Om tot die 5 miljard per jaar te komen, moeten we wel op grote schaal produceren", nuanceert de ondernemer. "Net zoals de auto-industrie moeten we honderden miljoenen van deze installaties per jaar van de band laten rollen."

Om dat te bereiken moeten bedrijven als Carbyon en Climeworks vele honderden miljoenen euro's aan investeringsgeld ophalen. Hardware is kostbaar, luidt het - terechte - cliché. Niet alleen moet je als bedrijf ongelofelijke bedragen investeren in ontwikkeling, ook moet je de middelen hebben om je productie te voorfinancieren.

De Neve ziet hier weinig hobbels op de weg. "Er zijn voldoende financiers die hierin willen investeren. De markt is groot. Wel moet je aan kunnen tonen dat je goede technologie hebt, want investeerders zijn op zoek naar het marktleiderproduct."

Carbyon haalde afgelopen jaar al 1 miljoen euro op bij techmiljardair Elon Musk. De Neve geeft aan momenteel met zowel Nederlandse als Amerikaanse investeerders in gesprek te zijn over een bedrag van 25 miljoen euro. "Dat willen we bij de volgende ronde ophalen, eind dit jaar."

Al schatten ondernemers de marktkansen in de regel rooskleuriger in dan ze vaak zijn, helemaal uit de lucht gegrepen zijn de verwachtingen van De Neve niet. Haalde de mondiale startupbranche vorig jaar ruim een derde minder groeigeld op, startups die iets doen met CO2-reductie speelden juist een recordbedrag van 4,2 miljard dollar klaar.

'Groene' startups blijken in trek te zijn bij investeerders, zo werd afgelopen maand nog eens onderstreept in Europees onderzoek. Durfinvesteerders, zoals in Nederland ondernemer Kees Koolen, zien kansen in zogeheten clean tech-bedrijven.

Dat er voldoende kapitaal beschikbaar is voor de de ontwikkeling van CO2-filterinstallaties, daar zijn ook klimaatexperts Bertels en Kessler van overtuigd. Wel maakt Kessler zich zorgen over het schrijnende tekort aan technisch geschoolden in westerse landen. "Doordat we ons jarenlang tegen de maakindustrie hebben verzet, hebben we nog amper blue-collar workers over. We zijn verworden tot een servicemaatschappij van kappers en advocaten. Ook belangrijk, maar je kunt hen moeilijk vragen om de energietransitie te bouwen."

Nog lang niet iedereen lijkt bovendien overtuigd van de voordelen van grootschalige CO2-filters. Verreweg de meeste klimaatwinst valt er te behalen door het verminderen van onze uitstoot, meent het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL), dat DAC nog vooral als toekomstmuziek ziet. Zolang de besparingsacties van het bedrijfsleven maar niet ondersneeuwen door de beloftes van de techniek, wil het PBL maar zeggen.

De Neve vindt net als zijn critici dat het verminderen van de CO2-uitstoot de essentie van het klimaatbeleid moet zijn. Zijn filtertechniek ziet hij puur als aanvulling op de CO2-besparing waar overheden en bedrijven aan werken.

Een noodzakelijke aanvulling, voegt hij eraan toe: "Het is de enige optie die we nog hebben om iets te doen aan klimaatopwarming. We hebben zoveel CO2 in de lucht gestopt en daar komt tot zeker 2050 nog flink wat bij. Ook al reduceren we onze uitstoot tot nul, dan nog blijft de al uitgestoten CO2 eeuwen in de lucht hangen. Deze techniek is dus bittere noodzaak."

Wel hangt er nogal een prijskaartje aan de techniek. Het IEA schat dat iedere uit de lucht gefilterde ton CO2 zo'n 600 tot 1000 dollar kost. Om de techniek aantrekkelijk te maken voor het bedrijfsleven, moeten de kosten dus fors omlaag. Hoofd klimaat van Climeworks Christoph Beuttler verwacht dan ook "steun van de overheid", zo zei hij in een interview met Insider begin dit jaar. De markt kan niet alles betalen, wil Beuttler maar zeggen.

De Verenigde Staten doen daartoe een aanzet in de afgelopen jaar gerealiseerde klimaatwet Inflation Reduction Act. Hierin voorzien de VS in een subsidie voor CO2-filterinstallaties tot 180 dollar per ton CO2. Ook wil de regering-Biden de komende vijf jaar 3,5 miljard dollar steken in vier 'hubs' voor DAC-projecten. Europa heeft dat soort subsidies nog niet op de rails, waardoor Climeworks ervoor kiest eerst uit te breiden naar de VS.

Ook met de machines van Carbyon kost het zo'n 500 euro om een ton CO2 uit de lucht te filteren, weet De Neve. Veel te prijzig, erkent hij. De prijs wordt volgens hem gestuwd door energie- en apparatuurkosten. Zijn startup zet echter fors in op het hergebruik van materialen en denkt het filteren van CO2 van uren- terug te kunnen brengen tot minutenwerk. Hierdoor wordt het volgens De Neve mogelijk om te snoeien in de kosten. In de toekomst mikt zijn bedrijf dan ook op een kostprijs van zo'n 50 euro per ton CO2.

Zoals De Neve al aangeeft, heeft hij energie nodig om CO2 uit de lucht te filteren. Logisch, want vrijwel alle apparaten werken op energie. Wel kunnen zijn critici hierop ironisch vaststellen dat je CO2 moet uitstoten om CO2 uit de lucht te onttrekken.

Toch moeten we dat effect volgens De Neve vooral niet overschatten. "Bij de betere installaties kost het zo'n 3.000 kilowattuur om een ton CO2 uit de lucht te halen. Dan neem je alle energiekosten mee, zoals ook de bouw van de apparaten. Filter je 1 ton CO2 uit de lucht, dan hou je netto nog altijd een besparing over van zo'n 0,9 ton. Gebruik je enkel duurzame energie, dan is het effect nog groter."

De Neve ziet mogelijkheden om gefilterde CO2 met waterstof te mengen, om zo "groene brandstoffen" te produceren voor de luchtvaart en rederijen, sectoren die tot dusver moeilijk volledig te verduurzamen zijn. Ook denkt hij CO2 in ondergrondse lege gasvelden te kunnen opslaan.

Daar zit een verdienmodel in voor bedrijven die uiteindelijk de machines van Carbyon en Climeworks zullen aanschaffen. "Sla je CO2 ondergronds op, dan creëer je een carbon credit", zegt De Neve. "Bedrijven uit bijvoorbeeld de fossiele industrie kunnen die kopen, om zo hun uitstoot te compenseren." Bedrijven als Microsoft, Stripe en Airbus hebben zich al bij Climeworks gemeld met een bestelling.

Niet gek, denkt klimaatexpert Bertels. Als bedrijven met een hoge CO2-uitstoot niet voor dit soort oplossingen kiezen, blijven zij volgens hem aangewezen op de verplichte koop van emissierechten. "Uiteindelijk zal DAC goedkoper voor ze zijn dan het betalen voor emissierechten."

We moeten ons bij deze techniek echter niet blindstaren op de industriële bedrijfsbranche, vindt zijn collega Kessler. Het kan volgens hem ook kleinschalig worden toegepast. "Het is mijn droom om modulaire DAC-systemen standaard in te bouwen in airconditioners bij mensen thuis", zegt Kessler. "Er zou dan een soort cartridge in komen te zitten die zich automatisch vult met CO2."

Die lever je dan weer bij een ophaalpunt in, waarna de CO2 veilig wordt opgeborgen, aldus Kessler. Per huishouden is de CO2-besparing compleet verwaarloosbaar, weet ook Kessler, "maar 10.000 airconditioners maken al een verschil. En dan te bedenken dat miljoenen huishoudens een airconditioner hebben."

LEES OOK: Dit zijn 5 bedrijven die CO2 nuttig proberen te hergebruiken