Broeikasgassen – Het identificeren en hergebruiken van methaan

Broeikasgassen zijn van cruciaal belang om onze planeet bewoonbaar te maken. Echter, de hoge concentratie van deze warmte‑vasthoudende gassen verhoogt nu de temperatuur van het aardoppervlak aanzienlijk, wat leidt tot opwarming van de aarde en klimaatverandering.

Hoewel koolstofdioxide het belangrijkste door de mens veroorzaakte broeikasgas is, is methaan (CH4) is veel krachtiger. Dit relatief kortlevende gas vangt gedurende twee decennia 80 keer meer warmte op dan CO2. Volgens het VN- Milieuprogramma heeft methaan sinds pre‑industriële tijden ongeveer 30 % van de klimaatverandering veroorzaakt.

Dit op één na meest voorkomende broeikasgas is de hoofdbestanddeel van aardgas en biogas.

Methaan is kleurloos, geurloos en zeer brandbaar. Natuurlijk methaan komt onder de grond voor, waarbij wetlands de grootste bron vormen. Het wordt ook aangetroffen onder de zeebodem, onder het Antarctische ijs en in oceanen. Dit gas wordt bovendien geproduceerd door vulkanen en door de afbraak van plantaardig en dierlijk materiaal.

Een belangrijke bron van methaanuitstoot in het milieu zijn menselijke activiteiten, waaronder stortplaatsen, landbouwactiviteiten, veeteelt, mest, kolenmijnbouw en olie‑ en gasproductie.

Wanneer het in de lucht wordt uitgestoten, reageert methaan op gevaarlijke wijze. Het geeft niet alleen koolstofdioxide af door oxidatie, maar draagt ook bij aan de vorming van ozon. Hierdoor vermindert de luchtkwaliteit, wat leidt tot voortijdige sterfte bij mensen, lagere oogstopbrengsten en gezondheidsproblemen bij dieren.

Bij mensen kan dit krachtige broeikasgas ook aandoeningen veroorzaken zoals astma, hart‑ en vaatziekten en een verhoogd risico op een beroerte. Methaangasvergiftiging kan bovendien leiden tot verstikking.

Hoge methaanniveaus kunnen ook problemen veroorzaken zoals geheugenverlies, onsamenhangende spraak, misselijkheid, blozen, hoofdpijn, braken, stemmingswisselingen en gezichtsproblemen. Daarnaast kan contact met onder druk vrijgelaten vloeibaar methaan bevriezing veroorzaken.

Gegeven de schadelijke effecten van methaan, is er meer aandacht voor een betere kwantificering en drastisch verminderen van methaanvervuiling om de ergste klimaateffecten te voorkomen.

Methaanemissies uit mest veel groter

Landbouwvee is een prominente bron van methaanemissies uit de landbouw. Volgens de huidige schatting van het Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering (IPCC) bedraagt dit 12 % tot 14,5 % van alle door de mens veroorzaakte broeikasgasemissies.

De nationale inventarissen van broeikasgasemissies melden echter dat emissies die rechtstreeks uit de spijsverteringssystemen van dieren (enterische fermentatie) komen, drie tot negen keer hoger zijn dan die uit mestbeheer, inclusief het opslaan en verspreiden van slurrie en mest. Echter, de emissies van deze twee gevallen kunnen veel dichter bij 50:50 liggen.

Volgens nieuw onderzoek kunnen de werkelijke methaanemissies uit slurrieopslag op melkveebedrijven kunnen tot wel vijf keer meer zijn dan wat de officiële statistieken suggereren.

Uitgevoerd door de University of East Anglia (UEA) en een non-profitvereniging, de International Fugitive Emissions Abatement Association (IFEAA), is de studie gebaseerd op berekeningen van twee melkveebedrijven in Engeland.

Het onderzoek suggereert dat de ‘Tier 2’-berekeningen die momenteel door landen worden gebruikt om hun emissies jaarlijks aan het IPCC te rapporteren, mogelijk niet robuust zijn, waardoor er een onderschatting ontstaat.

De metingen van emissies uit slurrielagunes werden door onderzoekers geanalyseerd gedurende 2022‑23. Om methaan op te vangen, werden luchtdichte deksels gebruikt om de slurrielagunes af te sluiten, wat aantoonde dat ze veel meer CH4 genereren dan eerder werd gesuggereerd.

Volgens de bevindingen bedroeg de werkelijke emissie 145 kg per koe per jaar op de ene boerderij en 198 kg per koe per jaar op de andere boerderij. Dit is 3,8‑5,2 keer hoger dan het bestaande officiële cijfer van 38 kg per koe dat in de Britse nationale inventaris wordt gerapporteerd.

Hoewel de standaard internationale methodologie de methaanemissies uit slurrieopslag lijkt te onderschatten, stelt het onderzoek dat we vandaag de technologie hebben die kan helpen om \”dit probleem om te zetten in een zakelijke kans\”. Methaan kan inderdaad gemakkelijk worden opgevangen en vervolgens worden gebruikt als alternatief voor fossiele brandstoffen, wat ook een \”extra inkomstenstroom voor boerderijen\” creëert.

Professor Neil Ward van het Tyndall Centre for Climate Change Research aan de UEA benadrukte het enorme potentieel om dat methaan om te zetten in een hernieuwbare energiebron, en merkte op dat het gebruik van methaan als brandstof boeren kan helpen hun energierekening te verlagen en energie‑onafhankelijk te worden.

Het opvangen en omzetten van uitgestoten methaan in biogas zou een gemiddeld grote melkveebedrijf ongeveer £52.500 aan brandstofkosten kunnen besparen. In totaal zou deze kostenbesparing meer dan £400 miljoen kunnen bedragen voor de zuivelsector.

Bestaande technologie kan het gas opvangen, en het gebruik ervan in de zuivelveestapels van de EU zou de emissies kunnen verminderen met een geschatte 5,8 % van het budget om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5 °C, volgens onderzoek.

De aanzienlijke onderschatting van de emissies uit mestbeheer betekent dat niet alleen de schattingen onnauwkeurig zijn, maar dat de prioriteiten voor reductieopties ook vertekend kunnen zijn.

\”Dit onderzoek vormt daarom een dringende oproep tot actie en verder onderzoek om methaanemissies uit mestbeheer beter te begrijpen.\”

– Prof Ward

Het onderzoek beveelt de overheid daarom aan om de subsidies voor slurrielagoon‑deksels en bijbehorende gasverwerkingsapparatuur te verhogen, naast het invoeren van belastingvoordelen voor investeringen in de toeleveringsketen voor het terugwinnen en gebruiken van methaan, en om het plannings‑ en vergunningsproces te vereenvoudigen.

\”De technologie bestaat om het methaan dat momenteel aan de atmosfeer verloren gaat en bijdraagt aan de accumulatie van broeikasgassen, op te vangen, te verwerken en te benutten, en ziet er economisch veelbelovend uit, vooral als een stimuleringskader voor kapitaalinvesteringen op boerderijen, gecombineerd met regelgevende ondersteuning, kan worden geïmplementeerd.\”

– Prof Penny Atkins, CEO of IFEAA

Het verminderen van methaanemissies is, volgens George Eustice, voorzitter van IFEAA en voormalig minister van Milieu, Voedsel en Plattelandszaken, \”kritisch voor de weg naar netto nul\”. Aangezien methaan een krachtig maar kortlevend broeikasgas is, kan het reduceren van emissies ook helpen de wereldwijde temperatuurstijging tot 1,5 graad te beperken.

Daarmee concludeerde de studie dat de collectieve CH4‑bijdrage van mestbeheer door melkveebedrijven aanzienlijk is en dat er significante voordelen zijn om eerder dan later te handelen om emissies te beperken.

De koolstofvoetafdruk van LNG is ook veel hoger

Een nieuwe studie van Cornell stelt echter dat de koolstofvoetafdruk van vloeibaar aardgas (LNG) veel slechter is, 33 % hoger dan die van steenkool wanneer de verwerking en verzending ook worden meegerekend.

Tijdens de winning, verwerking, transport en opslag van LNG komen CH4 en CO2 vrij, en die emissies vormen ongeveer de helft van de totale broeikasgasvoetafdruk.

Bij het analyseren van de vergelijking van de atmosferische impact van verschillende broeikasgassen blijkt dat de koolstofvoetafdruk van LNG een derde groter is dan die van steenkool over een periode van twee decennia. Zelfs op een tijdschaal van een eeuw is de koolstofvoetafdruk van LNG gelijk aan of nog steeds hoger dan die van steenkool.

Zowel schaliegas als aardgas zijn slecht voor het klimaat, volgens de studie‑auteur Robert Howarth, maar LNG is \”slechter\”. Terwijl LNG wordt gemaakt van schaliegas, vereist het proces superkoeling (min 260 graden Fahrenheit) tot vloeibare vorm en vervolgens het gebruik van grote tankers om het naar de markt te transporteren, en dat alles kost energie.

Deze transportmethode heeft een milieukost. Moderne tankers met twee‑ of viertaktmotoren hebben lagere CO2‑emissies dan stoomschip, en ze verbranden LNG tijdens opslag en transport, waardoor CH4 in de uitlaat ontsnapt.

Wat betreft tankers die op stoom werken, stoten ze bijna geen methaan uit in hun uitlaatgassen. En dit kan hun hogere CO2‑emissies gedeeltelijk compenseren.

De methaanemissies van tankers variëren volgens de studie tussen 3,9 % en 8,1 %, afhankelijk van het schip. Tijdens het vloeibaaringsproces van aardgas komt dit dicht bij 8,8 % van het totaal wanneer de globale opwarmingspotentiaal wordt gebruikt.

Volgens de studie heeft het type tanker relatief weinig invloed op de broeikasgasvoetafdruk van LNG, aangezien ze brandstofefficiënter zijn en daardoor lagere CO2‑emissies hebben, maar meer methaanslippage in hun uitlaat.

Wat betreft de invloed van de snelheid van een tanker op emissies, merkt de auteur op dat lagere snelheden aanzienlijk grotere efficiënties opleveren, waardoor zowel CO2‑ als CH4‑emissies worden verminderd. Het paper stelde:

\”Desalniettemin vormen de emissies van tankers een klein deel van het totaal voor LNG.\”

Het zijn de upstream‑ en midstream‑emissies van schaliegas die het meest verantwoordelijk zijn voor de koolstofvoetafdruk van vloeibaar aardgas dat de VS exporteert.

CO2 uit de eindgebruikverbranding van vloeibaar aardgas draagt feitelijk slechts 34 % bij aan de totale broeikasgasvoetafdruk van vloeibaar aardgas, terwijl upstream‑ en midstream‑methaanemissies 38 % van de totale LNG‑emissies veroorzaken. Door CO2‑emissies toe te voegen van de energie die wordt gebruikt om LNG te produceren, vormen upstream‑ en midstream‑emissies gemiddeld 47 % van de totale GHG‑voetafdruk van LNG. Volgens Howarth:

\”Bijna alle methaanemissies vinden plaats upstream wanneer je het schaliegas extraheert en vloeibaar maakt. Dit wordt allemaal vergroot alleen om het vloeibaar aardgas op de markt te krijgen.\”

Dit betekent dat vloeibaar aardgas \”altijd\” een grotere klimaatvoetafdruk heeft dan aardgas, en daarmee \”uiteindelijk aanzienlijk slechter is dan steenkool\”.

Volgens het onderzoek hebben deze bevindingen implicaties voor de productie van vloeibaar aardgas in de VS, die momenteel de grootste exporteur ter wereld is. Terwijl het land de export van LNG verbood, werd het verbod in 2016 opgeheven, en sindsdien zijn de exportcijfers dramatisch gestegen. In 2023 vertegenwoordigde de VS 21 % van al het wereldwijde LNG‑transport, en president Biden legde eerder dit jaar alleen een moratorium op deze toenemende exporten.

Bovendien is bijna alle toename in aardgasproductie in de VS in het afgelopen decennium afkomstig van schaliegas. De productie van schaliegas, samen met de vloeibaaring om LNG te maken en het daaropvolgende LNG‑transport, is energie‑intensief en draagt aanzienlijk bij aan de broeikasgasvoetafdruk.

Dus, terwijl regeringen wereldwijd oproepen tot een snelle afstoting van fossiele brandstoffen, inclusief aardgas, als onderdeel van hun wereldwijde klimaatbeleid, heeft vloeibaar aardgas een veel hogere koolstofvoetafdruk dan aardgas. Howarth zei: \”Het beëindigen van het gebruik van LNG moet een wereldwijde prioriteit zijn.\”

Daarom is het overstappen van steenkool naar LNG, volgens Howarth, niet de juiste weg, vanwege de enorme infrastructuurkosten die het vereist. Hij beveelt aan om financiële middelen te gebruiken om zo snel mogelijk een fossielvrije toekomst op te bouwen, wat een veel betere aanpak is.

Een krachtig alternatief: methaangas gebruiken om BTC te minen

Aangezien Bitcoin‑mining bekritiseerd wordt vanwege zijn energie‑intensieve aard, biedt het omzetten van methaangas uit dierlijk afval naar energie een innovatieve en proactieve benadering om broeikasgasemissies te beperken.

Deze combinatie van BTC‑mining met methaangroei maakt het mogelijk deze emissies om te zetten in een waardevolle bron voor geavanceerde technologie in plaats van bij te dragen aan de opwarming van de aarde.

Aangezien Bitcoin‑miners vrijwel overal ter wereld kunnen opereren, opent dit kansen voor zelfs de meest geïsoleerde, afgelegen en over het hoofd geziene stortplaatsen. Stortplaatsen zijn een belangrijke bron van methaan. In de VS zijn ze de derde grootste bron van door de mens veroorzaakte methaanemissies.

Bitcoin‑miningbedrijven kunnen het methaan uit stortafval opvangen en vervolgens omzetten in elektriciteit om hun mining‑rigs van stroom te voorzien, waardoor al dit afval effectief wordt omgezet in een waardevolle hulpbron.

Een andere manier waarop Bitcoin‑miners deze energie kunnen benutten, is door mining‑operaties op te zetten nabij olievelden, waar methaan vaak wordt verbrand vanwege een gebrek aan infrastructuur voor gebruik. Door dit gas op te vangen, kunnen afval en vervuiling verder worden verminderd.

Zo’n project biedt andere voordelen, waaronder het direct ter plaatse monetariseren van methaan zonder dure investeringen, wat snelle implementatie en inkomsten genereert. Met minimale investering kunnen Bitcoin‑miners bovendien toegang krijgen tot goedkope bronnen van hernieuwbare energie en hun afhankelijkheid van lokale elektriciteitsnetten verminderen, terwijl ze schadelijk gas omzetten in energie.

Op deze manier kan Bitcoin bijdragen aan een verschuiving naar schonere en duurzamere energiebronnen. Tegelijkertijd kunnen Bitcoin‑miners duurzaam opereren, waardoor het netwerk een potentieel milieuvriendelijk voordeel krijgt.

Chainergy is een bedrijf dat actief werkt aan het omzetten van methaangas naar energie om Bitcoin te minen. Deze stap gaf het bedrijf bovendien toegang tot elektriciteit tegen een concurrerend tarief en verstevigde haar aanwezigheid op de energiemarkt.

Crusoe Energy Systems is een ander bedrijf dat afval‑methaanemissies van olie‑ en gasoperaties opvangt en gebruikt om Bitcoin‑mining datacenters van stroom te voorzien. In 2021 ging ExxonMobil (XOM ) een partnerschap aan met Crusoe om overtollig gas van een van haar olievelden te gebruiken om Bitcoin te minen.

#1. Mara Digital Holdings (MARA )

Dit Bitcoin‑miningbedrijf heeft duurzame en off‑grid energieoplossingen onderzocht en werkt daarvoor met verschillende energieleveranciers samen. Een van die initiatieven omvat experimenten met het gebruik van methaangas uit stortplaatsen om haar activiteiten van stroom te voorzien.

In november 2023 kondigde het een partnerschap aan met Nodal Power, dat hernieuwbare energie‑activa ontwikkelt en exploiteert, om haar BTC‑miningproject in Utah te lanceren. Dit pilotproject van 280 kW wordt volledig aangedreven door methaangas uit een stortplaats en is al volledig operationeel. Marathon‑CEO Fred Thiel zei destijds:

“Bij Marathon zoeken we voortdurend naar innovatieve manieren om onze activiteiten te diversifiëren, onze energiekosten te verlagen en de unieke aspecten van Bitcoin‑mining te benutten om de omgevingen waarin we opereren te verbeteren.”

Door het CH4 dat uit stortplaatsen wordt uitgestoten op te vangen en vervolgens om te zetten in elektriciteit om de Bitcoin‑miners van het bedrijf van stroom te voorzien, merkt Thiel op, maakt dit Marathon “uniek gepositioneerd om dit schadelijke gas om te zetten in een productieve bron van schone, hernieuwbare energie.”

De aandelen van het bedrijf (MARA: NASDAQ) worden momenteel verhandeld tegen $16, een daling van 31,93 % jaar‑tot‑datum (YTD) in vergelijking met de 61,4 % stijging in waarde van Bitcoin gedurende dezelfde periode, terwijl ze rond $62.300 handelen. Met een marktkapitalisatie van $4,70 miljard heeft Mara een EPS (TTM) van 1,73, een P/E van 9,22 en een ROE (TTM) van 26,26 %.

Vorige week rapporteerde een van ‘s werelds grootste beursgenoteerde Bitcoin‑miners onauditieve updates voor september, waarin het zijn geactiveerde hash‑rate verhoogde tot 36,9 EH/s, een stijging van 5 % ten opzichte van de vorige maand. Het bedrijf verwacht tegen het einde van dit jaar 50 EH/s te bereiken. Ondertussen steeg de BTC‑productie met 5 % tot 705 BTC.

“We zijn er trots op dat we in september een marathon aan Bitcoin‑HODL hebben overtroffen en momenteel bijna 27.000 BTC op onze balans hebben.”

– CEO Fred Thiel

Mara heeft ook een openbaarmaking ingediend bij het Climate Disclosure Project (CDP), ter ondersteuning van haar “toewijding aan milieutransparantie en maatschappelijke verantwoordelijkheid.”

Conclusie

Klimaatverandering blijft een dringende uitdaging, aangezien de wereldgemiddelde temperatuur elk decennium met 0,175 °C stijgt. Een belangrijke oorzaak van deze huidige opwarming is methaan (CH4), dat veel meer opwarming veroorzaakt dan CO2.

Hoewel het verminderen van methaanemissies uit de veeteelt als een moeilijk probleem wordt gezien, kan het, zoals we hebben gerapporteerd, daadwerkelijk een grote en snelle impact hebben op het beperken van de opwarming, terwijl het economische kansen biedt als vervanging van fossiele brandstoffen. Daarnaast is er het omzetten van methaan uit dierlijk afval naar energie voor BTC‑mining, wat een nog een unieke en winstgevende oplossing vertegenwoordigt die de energie‑intensieve aard van Bitcoin‑mining aanpakt en al het afval omzet in economische waarde. Deze inspanningen kunnen effectief de weg banen naar een duurzame toekomst.