CO2 uit de zee: goed voor het klimaat

0
51
oceaan onder water

Enorme hoeveelheden CO2 liggen opgeslagen in onze oceanen. Energiewetenschapper Paul Straatman stelt een methode voor om dat koolzuurgas te winnen uit het zeewater. Dat heeft een ‘aanzuigende’ werking op de CO2 in onze atmosfeer, wat de concentratie broeikasgassen dus flink vermindert.

“De CO2 uit de zee stop je in lege gasvelden of je maakt er synthetische brandstoffen mee.” Straatmans methode kan tegen geringe kosten gecombineerd worden met een bestaande technologie om energie op te wekken uit zeewater: Oceanische Thermische Energieconversie (OTEC). “Het mes snijdt daarmee aan drie kanten, of eigenlijk vier, want OTEC levert ook nog eens grote hoeveelheden zoetwater op.”

Een OTEC-installatie wekt hernieuwbare energie op uit de temperatuurverschillen die van nature in de oceanen voorkomen. “Het is een vorm van zonne-energie,” legt Straatman uit. “Je maakt immers gebruik van het principe dat de zon het water uit de bovenste lagen van de oceaan opwarmt.”

Temperatuurverschillen

Er zijn verschillende soorten OTEC. “In ons geval breng je warm zeewater in een vacuüm vat. In een ander vacuüm vat stop je koud water dat van een kilometer diep wordt aangezogen.” Tussen beide vaten is er een verschil in dampspanning. “Zoals bij twee hogedrukpannen met water, waarvan je er een verhit en de ander koelt. In de pan met heet water heerst een hogere druk dan in de andere pan.” De vaten zijn verbonden via een turbine. Die gaat draaien door het drukverschil en wekt zo elektriciteit op.

Nuttige afvalstroom

Bij OTEC komen CO2 en andere gassen vrij. Waar komt die CO2 vandaan?

“Zeewater neemt CO2 uit de atmosfeer op. Fotosynthese zorgt vervolgens voor de omzetting daarvan naar organisch materiaal. Dat sterft af, zakt naar de diepte en wordt daar weer afgebroken tot CO2, opgelost in water en dus niet gasvormig.”

Dat CO2-rijke diepzeewater verdampt door het vacuüm in de OTEC tot een mengsel van stoom, CO2 in gasvorm en andere gassen. Die gassen worden beschouwd als afval, maar Straatman becijfert hoe je die afvalstroom kunt zuiveren en zo een hogere concentratie CO2 kunt winnen.

“Dat kun je opslaan, of er synthetische brandstoffen mee maken. Voor toepassingen waarvoor elektromotoren nu nog geen alternatief zijn, zoals de luchtvaart, of voor industriële processen waarbij zeer hoge temperaturen vereist zijn, zoals de staal- of glasproductie. Je stopt zo ook nog eens de ophoping van fossiele koolstof in de atmosfeer. En de stoom kun je, eenmaal gecondenseerd, als zoetwater naar de wal brengen.”

Goedkope methode

Het idee van Straatman heeft een grote potentie. De oceanen herbergen 39.000 gigaton aan CO2 en de atmosfeer ‘slechts’ 750 gigaton. Opvang, gebruik en opslag van oceanisch CO2 zal de concentratie van broeikasgas in de atmosfeer en oceaanverzuring aanzienlijk doen verminderen. “Mits fossiele brandstoffen worden uitgefaseerd,” nuanceert Straatman.

Eerdere pogingen om CO2 uit de oceanen op te slaan bleken kostbaar of inefficiënt. Meeliften op het principe van OTEC moet aan die bezwaren tegemoetkomen, is de verwachting. “Het is bovendien een veel goedkopere methode dan directe CO2-opvang uit de atmosfeer.”

Promotieonderzoek

Paul Straatman werkt bij chemieconcern Indorama aan CO2-reductietechnologieën. Op basis van zijn onderzoek over OTEC en CO2-binding zal hij aan een promotietraject beginnen, onder begeleiding van Wilfried van Sark. Eerder al schreven ze samen een artikel over een innovatieve toepassing van zonnevijvers en OTEC.

Publicatie

Paul J.T. Straatman, Wilfried G.J.H.M. van Sark, ‘Indirect Air CO2 Capture and Refinement based on OTEC seawater outgassing’, iScience 24 (2021) 102754.