Opslag van CO₂

De tot nu toe meest toegepaste locatie om CO₂ op te slaan is de ondergrond. Hiervoor komen olie- en gasvelden, zoutlagen, kolenlagen en aquifers in aanmerking. Voor geologische slag kunnen bewezen technologieën uit de olie en gaswinning worden aangepast. De opslag dient minimaal 800 meter diep te zijn, zodat de druk en temperatuur er voor zorgen dat koolstofdioxide vloeibaar wordt. Toch zal de vloeistof lichter zijn dan water of ruwe olie, zodat het altijd omhoog wordt gedreven. Het is dus van belang dat de opslaglaag is afgedekt met een ondoordringbare laag. Na verloop van tijd zal het CO₂ reageren met plaatselijke grond en vloeistoffen. Eerst lost het CO₂ op in water, waardoor het water zwaarder wordt en afzinkt. Dit proces gebeurd in de orde van 1000 jaar. Vervolgens zal het reageren met de grond zodat koolstofmineralen ontstaan, over een tijdschaal van miljoenen jaren.
Het gevaar bij koolstofopslag in de grond kan worden ingedeeld in twee categorieën: lokaal gevaar en globaal gevaar. Op lokale schaal kan de bodem vervuild worden, zodat grondwater onbruikbaar wordt. Gas dat ongemerkt weglekt en in lagere luchtlagen blijft hangen is dodelijk voor mens en dier. Een grootschalig lek in een CO₂ opslag kan het broeikaseffect tijdelijk versterkt worden met desastreuze gevolgen op het klimaat. Risico analyses voorspellen dat deze risico’s acceptabel zijn.
Sinds de jaren 70 wordt het zogenaamde ‘Enhanced Oil Recovery’ toegepast. Hierbij wordt CO₂ gepompt in lagen waar aardolie opgeslagen zit. Op deze manier snijdt het mes aan twee kanten: het percentage van ruwe olie die kan worden gedolven neemt hierdoor toe van 20-40% naar 30-60%.

Een andere opslaglocatie is de oceaan. De oceanen zorgen voor één van de grootste natuurlijke remmende factoren voor het broeikaseffect. Omdat koolstofdioxide oplosbaar is in water, wordt er continue koolstofdioxide uitgewisseld met de atmosfeer. Een verhoging van concentratie in de atmosfeer zorgt voor een verhoogde opname van koolstofdioxide door de oceanen. Opslag in de oceaan is op verschillende manieren ook kunstmatig mogelijk. Als CO₂ direct wordt losgelaten in de oceaan op een diepte van 1000 meter, zal het eeuwen in de oceaan blijven voordat het weer met de atmosfeer wordt uitgewisseld. De oceaan heeft een enorme capaciteit, maar de zuurgraad kan gevaarlijk hoog worden bij te grootschalige opslag. Verder zal de oceaan altijd streven met een evenwicht met de atmosfeer, dus op langere termijn zal koolstofdioxide met de atmosfeer worden uitgewisseld. Als CO₂ dieper dan 3000 meter wordt gedumpt, wordt het gas gecomprimeerd zodat het zwaarder is dan water, en dus verder afzinkt. Op deze manier zou er een onderzees koolstofdioxide meer ontstaan. De technologie is nog in ontwikkelingsfase en de ecologische gevolgen zijn nog erg onzeker.

Door koolstofdioxide te laten reageren met magnesiumoxide (MgO) of calciumoxide (CaO) kan magnesiumcarbonaat (MgCO₃) en kalksteen (CaCO₃) respectievelijk worden gevormd. Beide oxides zijn voldoende op aarde aanwezig om koolstof van de huidige fossiele brandstofreserves te fixeren. Daarnaast zijn deze oxides een restproduct bij verschillende ertsen. De bovengenoemde reacties komen in de natuur voor en zijn onderdeel van de langzame, anorganische koolstofkringloop. Er is meer onderzoek vereist om dit proces industrieel toepasbaar te maken. Het delven van metaaloxides en het reageren met koolstofdioxide is een energieverslindend proces, waardoor 60-160% meer energie nodig is voor dezelfde energieproductie zonder koolstoffixatie.

De laatste manier om van onze kooldioxide af te komen is door het toepassen in dagelijkse industriële processen, zoals bij lassen, het vullen van brandblussers en productie van kunstmest. Bij de meeste processen komt koolstofdioxide na verloop van tijd weer vrij, zodat dit geen duurzame oplossing biedt. Op dit moment komt het nog voor dat koolstofdioxide wordt gewonnen uit de grond. Dit delfproces kan uiteraard voorkomen worden door het afstemmen van verschillende chemische centrales.