Het klinkt te mooi om waar te zijn: CO2 wegvangen en energie op de koop toe krijgen. Toch kan dat. En het gebeurt ook al, helemaal vanzelf. Een enorme rotsformatie in het oliestaatje Oman, aan de zuidpunt van het Arabisch schiereiland, haalt CO2 uit de atmosfeer, doordat de mineralen olivijn en pyroxeen reageren met het broeikasgas. Het gaat per jaar om ongeveer veertigduizend ton, becijferen de Amerikaanse geologen Peter Kelemen en Jürg Matter deze week in Proceedings of the National Academy of Sciences. Als gevolg daarvan is de koolstof aan het oppervlak nog vers. Met de koolstof-14 methode toonden de onderzoekers aan dat het niet al tientallen miljoenen jaren zit, zoals altijd werd gedacht, maar gemiddeld pas 26 duizend jaar. Die koolstof is vastgelegd in de stoffen kwarts, calciet en magnesiet, ontstaan doordat de mineralen olivijn en pyroxeen verbindingen zijn aangaan met water en kooldioxide. Bij de reacties zwelt het gesteente op en komt warmte vrij. Met deze constateringen begint het opmerkelijke verhaal van de twee geologen pas. Want ze zien opwindende mogelijkheden. Ze betogen dat de reactie tussen rots en broeikasgas extreem kan worden versneld in een gereguleerde kettingreactie. Ze rekenen voor dat Oman daarmee in theorie jaarlijks tot vier miljard ton CO2 kan vastleggen, een tiende van de hoeveelheid die er nu per jaar in de atmosfeer bijkomt door menselijke activiteiten. En ze wijzen erop dat er elders in de wereld net zulke rotsformaties liggen, waarmee nog meer broeikasgas onschadelijk kan worden gemaakt. De wereld heeft meer dan genoeg van de goede mineralen om het CO2-gehalte van de atmosfeer te stabiliseren. Dat zal natuurlijk niet vanzelf gaan. Het reactieoppervlak moet groter worden gemaakt en de CO2 moet in hoge concentraties naar de mineralen worden gevoerd. Bovendien verlopen de gewenste reacties veel gemakkelijker bij een hoge temperatuur en druk. Kelemen en Matter stellen daarom voor gaten in de rotsen te boren en daarin onder hoge druk gloeiend heet water met veel opgelost CO2 te persen, bijvoorbeeld van een olie- of kolencentrale. Het CO2 zal dan een miljoen maal sneller dan normaal met de mineralen reageren, waarbij veel warmte vrijkomt. Het gesteente zet bovendien uit, zodat de druk toeneemt. Waarna hopelijk scheuren ontstaan. Daardoor wordt het reactieoppervlak vergroot, wat weer nieuw olivijn en pyroxeen in contact brengt met CO2. Et voilà, het proces houdt zichzelf op gang zolang er maar CO2 beschikbaar blijft. Als het lukt om daarbij de juiste druk (rond de 150 bar) en temperatuur (185 graden Celsius) te handhaven, zou het mogelijk moeten zijn om de rotsen plaatselijk zelfs een miljard keer zo snel koolstof te laten vastleggen als ze van nature doen, rekenen de geologen voor. Een miljard keer sneller, dat zet zoden aan de dijk. Op die manier zou je met een kubieke kilometer van het materiaal binnen een jaar niet minder dan twee miljard ton CO2 onschadelijk kunnen maken, menen ze. Waarna het gesteente overigens zou zijn uitgedijd tot 1,44 kubieke kilometer. Is zoiets echt mogelijk? Dat moeten praktijkproeven gaan uitwijzen. Concrete plannen daarvoor zijn er nog niet, mailt Kelemen. “We zijn in gesprek met Petroleum Development Oman en met Shell, maar er is nog geen formele overeenstemming.” Heel veel geld zou er niet voor nodig zijn, meent hij: “Ik denk dat we een heel complete test kunnen doen voor minder dan tien miljoen dollar.” Zo’n proef kan heel snel plaatsvinden. Maar: “ik weet niet hoe lang het zou duren om het vervolgens op te schalen naar een miljard ton per jaar. Dat hangt af van veel dingen die we nu nog niet kunnen overzien, in het bijzonder wat betreft de fysieke staat van de geschikte rotsen vlak onder de oppervlakte. Zitten ze al vol barsten of niet? Hoe zullen ze reageren op de pogingen om ze met water te splijten? Zal een reactieve terugkoppeling inderdaad nieuwe barsten veroorzaken en nieuw materiaal voor de reactie blootleggen, of zullen daar extra ingrepen voor nodig zijn? Enzovoort.” In hun artikel stellen Kelemen en Matter nog een tweede mogelijkheid voor, in zee. Door in olivijnhoudende bodems gaten te boren, kan daar CO2 uit zeewater worden vastgelegd in een soortgelijke kettingreactie. Het lijkt er sterk op dat dit van nature ook al gebeurt bij de ‘Lost City’, een onderzees gebergte in de Atlantische Oceaan waaruit heet water omhoog spuit. Dat is geen vulkanische warmte, maar energie uit de reactie van gesteente met opgelost CO2 en water. Kelemen: “Hoewel het op dit moment veel speculatiever is, denk ik dat de zeewater-methode op de lange termijn de beste perspectieven heeft.” Hij wijst erop dat in deze opzet geen CO2-transport nodig is en het zeewater vanwege de temperatuurverschillen vanzelf door de rotsen zal stromen. Bovendien houden de ontstane warmte en druk de reactie op gang. Een nadeel is wel dat onder die omstandigheden ook water met de rotsen reageert, wat het proces minder efficiënt maakt. De Amerikanen zijn niet de eersten die CO2 in mineralen willen laten verdwijnen. In Nederland is de emeritus-hoogleraar Olaf Schuiling al enige jaren bezig om de mogelijkheden van olivijn onder de aandacht te brengen. Hij vindt het artikel van Kelemen en Matter ‘een goed stuk’, al vindt hij het jammer dat ze zijn werk niet citeren. “Het warmte-effect van de omzetting berekende ik bijvoorbeeld al in 1964 in Nature, veel eerder dan het werk wat zij aanhalen. En de essentie van wat de heren voorstellen heb ik twee jaar geleden opgeschreven. Ik ben nu bezig om voor een grote Nederlandse energieproducent een praktijkaanpak te ontwikkelen.” Het is een spectaculair plan. Schuiling wil alle CO2 van een kolencentrale afvangen en dat laten reageren met een ondergronds reservoir vol olivijngruis. Met de warmte die daarbij ontstaat, kan extra elektriciteit worden gemaakt. De opbrengst van zo’n centrale zal ruim 50 procent meer zijn dan normaal, schat hij. “Terwijl de aanvoer en fragmentatie van het olivijn maar een procent of vier kost van de energie die het oplevert.” En nogmaals: olivijn is er zat op de wereld. Neem alleen al de rotsformatie in Oman: die is 350 kilometer lang, 40 kilometer breed, reikt zo’n 5 kilometer diep en bestaat voor ongeveer 30 procent uit geschikte mineralen. Meer dan genoeg om alle CO2 op te nemen die nu in de lucht zit. Maar dat is nou ook weer niet de bedoeling. Elmar Veerman Peter Kelemen en Jürg Matter: ‘In situ carbonation of peridotite for CO2 storage’, PNAS Early Edition, November 2008