Wereldwijd is er voldoende CO2 beschikbaar voor alle gebruiksdoelen. Op mondiaal niveau is een van de werkgroepen van het ‘Intergovernmental Panel on Climate Change’ (IPCC) actief geweest met Carbon Dioxide Capture and Storage. Dit heeft geresulteerd tot een Special Report met daarin informatie voor beleid, wetenschap en techniek rondom klimaatver- andering en CO2 emissie. Het rapport beschrijft bronnen, afvangst, transport en opslagvormen voor CO2. Ook gaat het in op kosten, haalbaarheid en maatschappelijke discussies van CCS, inclusief publieke opinie en regelgeving (IPCC, 2005). Het voornaamste knelpunt is dat de gebruiksdoelen niet gekoppeld zijn aan de productielocaties van CO2 en dat voor de glastuinbouw de CO2 alleen overdag nuttig is in te zetten. Bijlage XII is afkomstig uit genoemd IPCC rapport en geven de CO2 concentraties van verschillende bronnen weer.
Naast aardgas zijn er steeds meer bronnen waaruit gassen komen die vergelijkbaar zijn met aardgas. Bij verbranding komt hier CO2 vrij en in een aantal gevallen ook bij de productie. In Bijlage XIV is een overzicht gegeven van deze gassen.
5.1
CO
2productie en afvang
Zowel op het niveau van het tuinbouwbedrijf als bij andere klein- of grootschalige CO2 producenten is CO2 af te vangen of scheiden en daarna op te slaan, zodat de CO2 op de juiste plaats en tijd ingezet kan worden. De afstand tussen productie en gebruik van CO2 bepaalt samen met de noodzakelijke hoeveelheid de wijze van opslag en transport en de kosten die daar uit voortvloeien.
Voor de afvangst (capture) van CO2 zijn drie mogelijkheden: a. post combustion route: CO2 wordt na verbranding afgevangen;
b. pre combustion route: CO2 wordt vóór verbranding afgevangen. Deze methode vindt vooral plaats bij steenkoolvergas- sing.;
c. stikstof loze verbranding: verbranding met zuivere zuurstof en recirculatie van CO2. Energiebedrijf Vattenfall gaat een dergelijke centrale bouwen bij Scharze Pumpe in Duitsland.
Voor de afvang noemen Huibers et al (2009) de drie technieken van absorptie, membraamtechnologie en cryogene destil- latie (zie Figuur 14). Absorptie is daarvan de meest kansrijke.
Figuur 14. Drie methodes om CO2 te winning uit (rook-)gassen: (A) absorbers en adsorbers, (B) membraan technologie
5.1.1 Absorptie technologie
Een van de mogelijkheden voor reiniging en concentratie van CO2 uit rookgassen is absorptie technologie. Er zijn twee actuele voorbeelden van deze technologie.
Een werkende CO2 afvangstinstallatie is in bedrijf bij paprikateler Vink Sion in Beetgum. Daar wordt een door HoSt en Imtech – Vonk ontwikkelde CO2 afvangst installatie gedemonstreerd, welke is aangesloten op een hout gestookte WKK. Er is gekozen voor absorbers als CO2-afvangst technologie voor dit commerciële product omdat deze techniek het verst ontwikkeld is richting toepassing in de praktijk. Zoals al eerder beschreven werkt deze installatie, maar is een vele malen grotere installatie nodig om alle beschikbare CO2 die bij de houtketel vrijkomt te kunnen scheiden.
Het bedrijf Knook Energy Solutions heeft in samenwerking met TNO de ECOO Box ontwikkeld. De Knook ECOO box bestaat uit een wastoren die achter een rook gas reiniger wordt geplaatst. De vloeistof in de toren absorbeert CO2 uit het rookgas. In een tweede toren kan de CO2 in geconcentreerde zuivere vorm weer worden teruggewonnen (regeneratie) Beide technieken worden kansrijk genoemd (Huibers et al, 2009), maar moeten nog verder uitgewerkt worden.
5.1.2 HotCO
2Naast afvangst is ontkoppeling van CO2 en warmte productie is een geheel andere werkwijze om de CO2 apart beschik- baar te krijgen. TNO heeft hiervoor een nieuw soort tuinbouwketel gepatenteerd: de HotCO2. Het principe achter deze ketel is dat onafhankelijk warmte en CO2 worden geleverd bij verbranding van aardgas of biogas.
Het verbrandingsproces is opgesplitst in twee stappen, één waarbij CO2 wordt gevormd, één waarbij enkel warmte vrij- komt. Door deze ontkoppeling van warmte en CO2 kan efficiënt gebruik gemaakt worden van zowel warme als CO2 op het moment dat dat nodig is. Een bijkomend voordeel is nog dat er geen emissies zijn van NOx en koolwaterstoffen. Ook is het mogelijk om biogas ipv aardgas te gebruiken. Het biogas dient dan eerst te zijn ontzwaveld. In Bijlage XI staat een uitgebreidere beschrijving van beide verbrandingsstappen.
Uit onderzoek van TNO blijkt dat deze techniek perspectief biedt voor toepassing in de tuinbouw. TNO heeft modelbere- keningen gemaakt voor verschillenden situaties. Hieruit bleek dat rentabiliteit van het HotCO2-systeem afhangt van veel factoren, zoals de grootte van de kas, de gewenste hoeveelheid warmte en CO2 gedurende het jaar, de gasprijs en het aantal dagen dat de teler alleen CO2 of alleen warmte nodig heeft. Een demonstratiemodel van het HotCO2-systeem zou meer uitsluitsel moeten geven (Geerdink, 2010; Huibers et al, 2009).
5.2
Opslag: Carbon Capture & Storage
De introductie van emissierechten als antwoord op de milieu en opwarmingsproblematiek van de aarde heeft het onder- zoek naar afvang en opslag van CO2 een nieuwe impuls gegeven. Carbon Capture & Storage (CO2-afvangst en –opslag), afgekort tot CCS, is een manier voor bedrijven met CO2 emissie om deze emissie te reduceren cq een hoge kwaliteit CO2 van de rookgassen te produceren. Vosbeek en Warmenhoven (2007) noemen opslag een belangrijke pijler van de energie politiek voor de komende 10 jaar, om de emissie terug te dringen.
CCS is zowel voor CO2 emitterende bedrijven interessant als voor bedrijven die juist behoefte hebben aan zuivere of schone CO2. Het lijkt interessant voor de grootschalige elektriciteitscentrales en de procesindustrie, maar ook voor de productie van cement-, kunstmest- of staal, processen waarbij ook CO2 vrijkomt.
5.2.1 Grootschalige CO
2bronnen
Opslag in de ondergrond is een veel besproken methode voor grootschalige CO2 emitterende bedrijven. Er zijn momenteel nog veel onduidelijkheden en moeilijkheden verbonden aan geologische opslag (Huibers et al, 2009). Deze beperken de mogelijkheden om op deze wijze bij te dragen aan de CO2 voorziening van de glastuinbouw:
• het gaat om permanente opslag (CCS), niet om tijdelijk opslag met geplande herwinning. Over het eerste type opslag is al weinig bekend, over het tweede nog minder;
• geologische opslag is waarschijnlijk zeer afhankelijk van het lokaal voorkomen van bepaalde geologische formaties, en dus niet overal beschikbaar. Ook kan de prijs van benodigde boringen een hoge drempel vormen. Over dit alles is momenteel onvoldoende informatie beschikbaar;
• indien in een gasveld opgeslagen wordt, zal er een niet te verwaarlozen hoeveelheid methaan in de teruggewonnen CO2 terechtkomen, wat ongewenst is;
• vergunningen en wetgeving kunnen een struikelblok zijn, bijvoorbeeld met betrekking tot eigendom van de opslagfor- matie en de verantwoordelijkheid bij eventuele ongelukken en schades;
• kooldioxide is een verstikkend gas, waardoor plotseling vrijkomen van opgeslagen gas ernstige gevolgen kan hebben (iets wat met natuurlijk voorkomend (Nyosmeer en Monounmeer in Kameroen, 1984 resp. 1986) en kunstmatig (Mönc- hengladbach in Duitsland, 2008) CO2 al is voorgekomen).
Voor de opslag in de ondergrond moet de CO2 zuiver zijn. Veelal moet de CO2 van de productielocaties naar de opslaglo- catie getransporteerd worden. Hierdoor ontstaat een geheel nieuwe situatie, waarbij nagenoeg zuivere CO2 in grote hoeveelheden beschikbaar komt en er een transportinfrastructuur ontstaat. Het is een logische stap deze CO2 dan aan te wenden op plaatsen waar deze nuttig in gezet kan worden.
Voor de benutting van de afgevangen CO2 uit grootschalige bronnen zal een nieuwe infrastructuur ontwikkeld worden. Er zijn hier parallellen te trekken met de OCAP-leiding die de glastuinbouw concentratiegebieden al voor een aanzienlijk deel van CO2 voorziet. Voor de kleinere tuinbouwgebieden zal naar een andere oplossing gekeken moeten worden als er geen CO2 leiding in de buurt overwogen wordt. Zoeken naar een bron op lokaal niveau kan daar een oplossing bieden.
5.2.2 Kleinschalige, lokale CO
2bronnen
Bij het ontbreken van een aansluitingsmogelijkheid op een netwerk van grote industriële bronnen in de buurt zou CO2 ook op kleine schaal kunnen worden afgevangen, opgeslagen en getransporteerd. Dit is alleen bruikbaar wanneer deze CO2 ook weer beschikbaar kan komen voor de CO2-gift aan het gewas.
Huibers et al (2009) geven aan dat vanwege de zeer geringe dichtheid van gassen de opslag van grote hoeveelheden CO2 bovengronds niet haalbaar is zonder een faseovergang naar vloeibare of vaste fase. Oplossen in een vloeistof lijkt een theoretische optie, maar toepassing daarvan in de praktijk wordt belemmerd door de benodigde grote hoeveelheid vloei- stof, vaak opgeloste chemicaliën bevattend. Opslag ondergronds vereist geen faseovergang omdat grote opslagvolumes zoals watervoerende lagen en poreus gesteente wel beschikbaar kunnen zijn.
Een belangrijk aandachtspunt bij het beschouwen van opslagtechnieken, is dat het rechtstreeks opslaan van WKK rook- gassen zeer waarschijnlijk onaantrekkelijk is; WKK-rookgassen bevatten circa 8% CO2, waardoor directe opslag daarvan ten opzichte van zuivere CO2 ruwweg 12,5 keer zo veel opslagruimte kost. Ter besparing van kosten en energie zal voor- afgaande aan de opslag daarom eerst CO2 afgevangen moet worden tot zuivere of sterk geconcentreerde CO2, of kan beter een bron van zuivere CO2 worden gebruikt zoals OCAP of inkoop vloeibare CO2.
Compressie is een ver ontwikkelde techniek voor het opslaan van gassen in een klein volume. Door middel van een compressor wordt hier CO2 uit rookgassen op druk gebracht en opgeslagen in een tank. Als voldoende hoge druk gebruikt wordt, dan ontstaat vloeibare CO2.
5.2.3 Wet- en regelgeving bovengrondse opslag
Voor de bovengrondse opslag van rookgassen moet worden voldaan aan wet- en regelgeving. In de “Regeling algemene regels voor inrichtingen milieubeheer” zijn de geldende bepalingen voor gasopslag terug te vinden. Deze regeling, onder- tekend door de minister van VROM, is terug te vinden op www.overheid.nl. Naast deze wetgeving zijn de keuringscriteria voor bovengrondse tankinstallaties van toepassing. Deze criteria zijn nu nog vastgelegd in “KC 111/01: Keuringscriteria voor de (her)clas si fica tie van bovengrondse tankinstallaties (kunststof en staal)” van Kiwa N.V. Certificatie en Keuringen (versie december 2007). Deze criteria worden geïntegreerd in BRL K903.
5.3
Bruikbaarheid CO
2voor de glastuinbouw
De interesse voor grootschalige afvang van CO2 in verband met de komende afrekening van bedrijven voor CO2-emissie- rechten geeft een impuls aan de markt van nagenoeg zuivere CO2. De gasgestookte elektriciteitscentrales en de chemi- sche industrie zijn de meest geschikte kandidaten voor afvang en daarmee beschikbaar komen van zuivere CO2. De beschikbaar komende en de benodigde hoeveelheid, de zuiverheid en de transport afstand zullen voor een groot deel bepalen op welke wijze en tegen welke kosten dit voor de tuinbouw beschikbaar komt. Onderzoek van KEMA geeft de in Bijlage XIII gebundelde resultaten over beschikbaarheid en kwaliteit van de verschillende CO2 bronnen (Wolff, 2009). Koppeling en bundeling van, lokale, distributie netwerken aan netwerken voor CO2 opslag kan de beschikbaarheid zekerder maken. Hierdoor kan lokale productie van CO2 door bijvoorbeeld verbranden van aardgas vermeden worden. Het scheiden, comprimeren en transport kosten ook energie. Logistieke optimalisatie zal moeten bepalen wat de beste optie is voor elk tuinbouwgebied afzonderlijk. Samenwerking tussen sectoren vergroot de kans op succes.