CO₂ uit de lucht vangen met een rijdende trein is ‘een grappig idee’

Technologie Koppel een extra wagon aan een trein die toch al rijdt en vang daarmee CO2 uit de lucht. De bedenkers hebben hoge verwachtingen van hun ontwerp.

Impressie van de wagon die CO2 vangt. Als de goederentrein rijdt, stroomt lucht door de installatie.
Impressie van de wagon die CO2 vangt. Als de goederentrein rijdt, stroomt lucht door de installatie. Foto CO2Rail Company

Op de ontwerptekening staat een felgroene tank, met bovenop aan weerszijden een grote buis. Deze treinwagon zal opvallen tussen de doorgaans bruine of flets gekleurde wagons van een goederentrein. Hij vervoert geen goederen, hij vangt CO2.

De buis bovenop is om lucht in en uit te laten stromen. Er zit een filter in waar CO2-moleculen uit de langsstromende lucht in blijven hangen. Eenmaal vol, wordt het filter geleegd en de CO2 in de tank opgeslagen. De wagon kan 3.000 ton CO2 per jaar uit de lucht halen, schrijven onderzoekers van onder meer de universiteit van Toronto, MIT en de start-up CO2Rail Company in het wetenschappelijke tijdschrift Joule.

Het idee om CO2 te vangen door buitenlucht langs een filter te laten stromen is niet nieuw. Direct air capture (DAC), zoals de techniek heet, is een van de manieren om CO2 uit de atmosfeer te halen. In Europa en de Verenigde Staten staat nu een handvol DAC-installaties, waarvan de grootste een capaciteit heeft van 4.000 ton per jaar. In de rapporten van het IPCC wordt DAC genoemd als een van de maatregelen om nog onder de anderhalve graad opwarming te kunnen blijven.

Lees een reportage over direct air capture: In IJsland zuigt een fabriek CO₂ uit de lucht

Teruggewonnen warmte

CO2 vangen met een treinwagon ondervangt enkele nadelen van de bestaande installaties. Omdat ze rijden, leggen ze geen permanent beslag op landoppervlak. Het grootste deel van de benodigde energie komt uit teruggewonnen warmte die vrijkomt bij het remmen van de trein en vergt dus geen energie uit (al dan niet duurzame) externe bronnen. En er zijn geen grote ventilatoren nodig zoals bij stilstaande installaties, de lucht stroomt vanzelf als de trein rijdt.

Opvallend is dat het ontwerp uitgaat van een andere filtertechnologie dan de bestaande installaties gebruiken. Deze zogenoemde ‘elektroswing’-techniek is in 2019 voor het eerst beschreven in Energy & Environmental Science door onderzoekers van het Amerikaanse MIT, een van hen is ook betrokken bij dit onderzoek. Deeltjes in dit filter hebben bij een bepaalde hoeveelheid aanwezige elektronen voorkeur om CO2 aan zich te binden. Door wisselingen in elektrische spanning toe te passen, kan het filter afwisselend CO2 binden en loslaten. Bij huidige chemische filtertechnieken is warmte nodig om de CO2 los te weken en dat vraagt veel energie. De start-up Verdox is „bijna zover” om de elektroswing-techniek commercieel toe te passen, schrijven de onderzoekers nu in Joule.

100 procent CO2-winst biedt de wagon niet. Hoewel hij tussen andere wagons meerijdt met treinen die toch al zouden rijden, is er met de wagon meer energie nodig om de trein te laten rijden dan zonder de wagon. Volgens de onderzoekers is de efficiëntie 93 procent – voor elke honderd CO2-moleculen die worden opgevangen, worden er zeven uitgestoten.

De onderzoekers schetsen een optimistisch toekomstscenario voor de wagons, in 2050 zou jaarlijks 2,9 gigaton CO2 uit de lucht gehaald kunnen worden met de rijdende CO2-verwijderaars. Er rijdt nu overigens nog geen wagon rond. De betrokken start-up CO2Rail Company denkt begin 2023 te kunnen beginnen met bouwen. Ter vergelijking: in Nederland werd in 2020 0,16 gigaton CO2 uitgestoten.

Optimistisch scenario

„Het is een grappig idee en een onderhoudende studie. Maar hoe innovatief ook, ik denk niet dat het op grote schaal toegepast gaat worden”, zegt Wim Brilman. Hij is hoogleraar duurzame procestechnologie aan de Universiteit Twente en werkt zelf ook aan DAC. „De studie gaat voornamelijk over het oogsten van de rem-energie van treinen en het vervolgens gebruiken van de energie voor een op een wagon gemonteerde DAC-installatie. Maar ik mis een vergelijking over hoeveel energie je zou besparen als je een installatie met dezelfde technologie op land zou bouwen. De energiekosten van de ventilatoren bij stilstaande installaties zouden hoger moeten zijn dan het netto energieverbruik van het continu verplaatsen en op gang brengen van de wagon.”

„Gratis energie bestaat niet”, zegt Brilman. „Als ze energie van het afremmen gebruiken voor de DAC-installatie, dan kun je die ook voor een andere toepassing of voor de trein zelf inzetten.”