Beschrijving

CO2 uit buitenlucht kan een belangrijke optie zijn, met name voor locaties buiten het huidige OCAP netwerk, om in de (toekomstige) CO2 behoefte van de glastuinbouw te voorzien. CO2 voorziening is een randvoorwaarde voor de toepassing van energiebesparing en duurzame energie. Dit project beoogt een kosteneffectieve oplossing te bieden voor een duurzame CO2 voorziening in de glastuinbouw. De doelstelling van dit project is om te komen tot een met de kas geïntegreerd CO2 afvang en doseer systeem dat de CO2 concentratie in de kas kan verhogen tot de gewenste concentratie gebruikmakend van CO2 uit de lucht en tegen 40 euro per ton CO2 (CAPEX en OPEX).

In dit project worden allereerst aantal technische vragen ten behoeve van het ontwerp van het proces beantwoord: welke luchtstromen zijn er, welke temperaturen, welke materialen en sorbenten kunnen het beste toegepast worden. Daarna wordt een ontwerp gemaakt op basis van de eisen en randvoorwaarden van een typische kas en wordt het proces op kleine schaal getest, zowel in het laboratorium als op locatie bij een tuinder. Tenslotte wordt een techno- economische evaluatie uitgevoerd om de businesscase te onderbouwen, opschaling mogelijk te maken en het systeem verder tot een product te ontwikkelen.

Dit project wordt grotendeels gefinancierd vanuit de Topsector Energie; TKI Gas, CCUS call.

Resultaten

CO2 uit buitenlucht is technische haalbaar, alleen economisch nog niet. Dat blijkt uit onderzoek van TNO. De doelstelling van dit project was om te komen tot een met de kas geïntegreerd CO2 afvang- en doseersysteem dat de CO2-concentratie in de kas kan verhogen tot de gewenste concentratie gebruikmakend van CO2 uit de lucht en tegen 40 euro per ton CO2 (CAPEX en OPEX).

Het innovatieve idee is om in de nacht de sorbent (het materiaal dat CO₂adsorbeert) te beladen met CO₂ uit de koude omgevingslucht. Overdag wordt een luchtstroom uit de kas eerst opgewarmd met behulp van geothermie of restwarmte en vervolgens wordt met deze verwarmde lucht de CO₂ weer van de sorbent vrijgemaakt (desorptie). De luchtstroom is daarmee verrijkt met CO₂ en niet sterk geconcentreerd. TNO heeft op basis van labproeven en deskstudie de haalbaarheid bepaald.

Technisch haalbaar
Technisch is het mogelijk om het CO₂-gehalte in de kas te verhogen tot de gewenste concentratie met CO₂ uit buitenlucht. Het materiaal dat was geselecteerd voor he CO₂ adsorptie/desorptieproces was een met amine geïmpregneerde koolstofmonoliet. Hiervoor zijn verschillende technologische procesconfiguraties ontwikkeld, mede gebaseerd op de beschikbaarheid van geothermische warmte. De voorkeursopties, waarbij tevens gebruik wordt gemaakt van geothermische warmte, zijn:

• Circulatielucht opwarmen tot een temperatuur van ongeveer 70°C dat wordt gebruikt voor het strippen van de CO₂ uit het adsorptiemiddel;
• Water verdampen onder vacuümomstandigheden bij 70°C om waterdamp te produceren dat wordt gebruikt voor het strippen van de CO₂ uit het sorptiemiddel.

Ruimtegebruik
Voor een eerste schatting is de oppervlakte berekend die nodig is voor de CO₂-afvangeenheid om 50 ha kas te bedienen. Op basis van literatuurramingen zou voor een plant van voor circa 50 ha kassen een oppervlakte van ongeveer 1,1 ha vereist zijn, wat overeenkomt met 2% van het kasoppervlak dat nodig zou zijn voor de CO₂ uit lucht afvangeenheid.

Kostenschattingen
Uit kostenschattingen blijkt dat de prijs kan oplopen tot 200 tot 300 euro per ton CO₂, wanneer de kosten voor aardwarmte vergelijkbaar zijn met de kosten voor aardgas (5 euro/GJ is gebruikt in deze studie). De kosten kunnen aanzienlijk dalen tot waarden lager dan 100 euro per ton CO₂ bij een schaalvergroting en wanneer wordt aangenomen dat aardwarmte zonder of tegen geringe kosten beschikbaar is. Het wordt daarom aanbevolen om situaties te vinden waarin de warmtebron beschikbaar is tegen lage (of geen) kosten en/of uit te gaan van een systeem dat is ontworpen voor een grotere CO₂-productieschaal, bijvoorbeeld 50 ha in vergelijking met de veronderstelde 5 ha in het basisscenario.