Hoe een kleine kast het klimaatprobleem kan oplossen

Met de eerste proefopstelling wil SeaO2 eind 2024 al 250 ton CO2 uit zeewater halen, comprimeren en opslaan. Die installatie komt eind volgend jaar ergens langs de Nederlandse kust in zee te staan.

Communicerende vaten

Het idee is eigenlijk vrij simpel. De zeeën en oceanen op aarde fungeren als een CO2-spons. Ze hebben volgens het IPCC al 30 procent van alle CO2 die de mens heeft uitgestoten geabsorbeerd: 8 miljard ton per jaar. Zee en lucht werken als communicerende vaten. Als je dus CO2 uit het zeewater haalt, haalt de zee net zoveel CO2 uit de lucht. CO2 uit water halen is veel makkelijker dan uit lucht omdat je geen grote stofzuigers nodig hebt.

150 keer zoveel CO2 in water

CO2 uit de zee halen is daarom goedkoper en eenvoudiger en levert veel meer resultaat op. “In een liter water zit 150 keer zoveel CO2 als in een liter lucht. Je hebt dus 150 keer minder volume nodig om CO2 uit zeewater te halen dan uit de lucht”, zegt medeoprichter ir. dr. Rose Sharifian van SeaO2, afgestudeerd aan de TU Delft. De doorzichtige box, of stack zoals zij het noemt, die de start-up heeft ontwikkeld is 10 bij 10 centimeter en kan 1 ton CO2 per jaar uit zeewater halen. Een box van een meter bij een meter kan al 1000 ton opvangen. Dus reken maar uit wat een rijtje van een paar duizend van deze boxen kan doen.

Net als cola zonder prik

Dat afvangen van CO2 gebeurt met elektrochemische methoden, waarbij bipolaire membranen met behulp van elektriciteit CO2 uit het water trekken. Officieel heet die techniek bipolar membrane electrodialysis (BPMED). Sharifian heeft samen met haar TU-collega’s al diverse onderzoeken
over de techniek gepubliceerd. “Vergelijk het met azijn toevoegen aan cola”, zegt ze. “Dan borrelt alle CO2 naar boven en verdampt. Zo gaat de prik eruit. Maar aan oceanen wil je geen azijn toevoegen, want die zijn al zuur genoeg. Daarom gebruiken we een bipolair membraan dat zowel zuur als base toevoegt aan het zeewater, zodat de zuurgraad hetzelfde blijft en we met elektriciteit alleen de CO2 eruit halen.” Die CO2 wordt vervolgens met een pomp afgezogen en opgeslagen in een reservoir.

Overal toe te passen

Het idee om CO2 uit zeewater te halen is niet nieuw, de toepassing van de technologie wel. Start-ups
over de hele wereld zijn er mee bezig. Het voordeel van de methode van SeaO2 is dat er geen grote landinstallaties nodig zijn. “Je hebt niet één grote fabriek op één locatie nodig. Je kunt dit op verschillende plekken in de wereld toepassen. Het enige wat je nodig hebt zijn twee elektroden en deze bipolaire membranen”, zegt Sharifian. “In onze eerste kleine box zitten twintig membranen, maar in de grote variant moeten er iets van honderd zitten. Je kunt heel snel opschalen.” Zelf denkt ze dat de boxen bevestigd kunnen worden aan schepen, offshore platforms of windturbines op zee.

Rose Sharifian van SeaO2 rondde in november haar doctoraalstudie aan de TU Delft af | Credit: SeaO2

Groene stroom nodig

De boxen hebben echter wel veel stroom nodig, meer dan 1.000 kilowattuur per ton CO2. Die zou groen moeten zijn, anders wordt de CO2-winst minder. Bij windparken op zee, zou de opgewekte stroom daar al omgezet kunnen worden voor gebruik in de box. Ook drijvende zonnepanelen tussen de windturbines kunnen stroom leveren. “Het voordeel is ook dat de box uitschakelt als er geen wind of zon is en zijn werk weer doet als er veel groene stroom beschikbaar is”, zegt Sharifian. Een ander voordeel van deze aanpak is dat de CO2 dichtbij de lege gasvelden op zee wordt afgevangen en transport gemakkelijker kan zijn.

Spin-off van TU Delft

Zoals veel start-ups is SeaO2 een spin-off die voortkomt uit onderzoek van een technische universiteit, in dit geval de TU Delft. Sharifian en haar promotor aan de TU Delft, onderzoeksleider elektrochemische processen David Vermaas, doen al vijf jaar onderzoek naar deze methode. Sharifian kon dat onder meer doen bij Wetsus in Leeuwarden, het Europese onderzoeksinstituut voor duurzame watertechnologie. Dat heeft een groot laboratorium en alle kennis en faciliteiten om de technologie te testen.

Het team van SeaO2 op bezoek bij het NIOZ op Texel, rechts Rose Sharifian | Credit: SeaO2

Invloed op zeeleven

SeaO2 telt inmiddels zes medewerkers en heeft kantoren in Leeuwarden en Amsterdam. Om hun methode op de markt te brengen krijgen Sharifian en haar team subsidie en begeleiding via het programma ‘faculty of impact’ van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). NWO noemt die bijzonder veelbelovend, omdat het geen schadelijke stoffen produceert of vereist en het proces makkelijk is op te schalen. Met dat geld kan de start-up eind 2023 de eerste praktijktest in zee starten. Die installatie moet na een jaar 250 ton CO2 per jaar uit zeewater gaan halen. Daarvoor is SeaO2 eerst langsgegaan bij zee-onderzoeksinstituut NIOZ op Texel. “Voordat we het op grote schaal in de praktijk gaan testen wilden we namelijk eerst weten wat voor invloed dit op de zee en het zeeleven heeft. NIOZ gaat ons daarbij helpen, zodat we goed voor het milieu blijven”, zegt Sharifian. Om verder op te kunnen schalen zijn in de toekomst miljoenen aan investeringen en nieuwe medewerkers nodig.

Meer lezen over het afvangen en opslaan van CO2:

• Start-up Ebb Carbon vergroot vermogen van oceanen om CO2 op te nemen
• Alle verhalen carbon capture and storage (CCS)
• Hawaii wast CO2 uit het oceaanwater
• CO2 uit zee scheelt broeikasgas in de lucht