Mammoth-faciliteit Stelt de Standaard Hoog voor Directe Luchtvangst Technologieën

Het Department of Energy van de Amerikaanse overheid definieert de uiterst belangrijke taak van Direct Air Capture technology als een “vorm van koolstofdioxideverwijdering die CO2 uit de omgevingslucht, of stilstaande lucht, haalt. De gescheiden CO2 kan vervolgens permanent diep onder de grond worden opgeslagen, of kan worden omgezet in producten.”

Volgens beschikbare schattingen zal de marktgrootte voor directe luchtvangst de komende jaren een fenomenale groei doormaken, van meer dan US$23,59 miljoen in 2022 tot meer dan US$614,07 miljoen in 2028. Dit komt neer op een CAGR van meer dan 72%, een groei van bijna 30 keer in zes jaar.

Maar wat drijft deze groei voor DAC-technologieën? Het verwijderen van koolstofdioxide dient het doel om de wereldtemperatuur te verlagen. Koolstofdioxide vangt warmte door zonlicht te absorberen dat van het aardoppervlak wordt teruggestraald in de vorm van infrarode golven. In tegenstelling tot zuurstof- en stikstofgassen die geen invloed hebben op infrarode golven, absorbeert koolstofdioxide de infrarode energie.

Als onderdeel van dit absorptieproces ondergaat de infrarode energie trillingen en wordt ze weer uitgezonden in alle richtingen. Ongeveer de helft van die energie gaat de ruimte in, en ongeveer de andere helft keert terug naar de aarde als warmte, wat volgens wetenschappers bijdraagt aan het “broeikaseffect”.

Het verwijderen van koolstofdioxide uit de atmosfeer zou ons helpen de dreigende bedreiging van de opwarming van de aarde, de wereldwijde temperatuurstijging, te bestrijden.

Hoewel er veel manieren zijn om deze dreiging te bestrijden, valt directe luchtvangst op door zijn voordelen met betrekking tot de impact op de hulpbronnen van de aarde.

Bijvoorbeeld, het energiegebruik in deze techniek is ‘niet-triviaal.’ Volgens schattingen zou het bereiken van een opvangcapaciteit van 7-9 miljoen ton per jaar in de VS tegen 2030 0,3-0,4% van de huidige elektriciteitsproductie van de VS verbruiken.

Deze technologie vereist geen inbreuk op landbouwgrond. Het watergebruik kan ook aanzienlijk dalen met de ontwikkeling van vaste sorptiemiddelen voor DAC-systemen.

De voordelen van DAC-systemen en hun potentieel om de planeet te bevoordelen hebben velen geïnspireerd om innovatieve en geoptimaliseerde DAC-oplossingen te ontwikkelen. In recente tijden is één bedrijf dat consequent lovenswaardig werk levert op dit gebied Climeworks. Het meest recent heeft het zijn nieuwste faciliteit gelanceerd: Mammoth.

In de volgende segmenten zullen we bekijken waar de faciliteit over gaat, die, gelegen in IJsland, naar verluidt ongeveer tien keer groter is dan Climeworks’ voorgangerplant in Orca.

Climeworks Mammoth-faciliteit: Wat is het Doel?

Het primaire doel van het opzetten van de Mammoth-faciliteit was om te voldoen aan de groeiende vraag naar meer DAC-projecten. Het bedrijf beweert dat de nieuwe faciliteit hen zal helpen hun capaciteit te schalen ‘van duizenden ton tot tienduizenden per jaar — een belangrijke mijlpaal op weg naar een megatoncapaciteit tegen 2030 en een gigaton tegen 2050.’

Voordat we dieper ingaan op hoe Climeworks van plan is deze taak uit te voeren, laten we een paar operationele aspecten bekijken om beter de achtergrond van de schaal en ambitie te begrijpen.

Het project is momenteel in bedrijf en zet zijn opschaling voort. Gelegen in Hellisheidi, IJsland, kan de jaarlijkse capaciteit van de faciliteit, volgens het ontwerp, oplopen tot wel 36.000 ton CO₂. Terwijl de faciliteit op het meest basale niveau engineering- en operationele ervaring biedt voor de 10x opschaling van Climeworks, voegt het waarde toe door de toeleveringsketen te ontwikkelen en extra hoogwaardige koolstofverwijderingscapaciteit op de markt te brengen.

De faciliteit werd 18 maanden geleden, op 28 juni 2022, precies gestart. Momenteel meldt het bedrijf dat de infrastructuur van de plant succesvol is opgezet, met 90% van de systemen operationeel, inclusief die van opslagpartner Carbfix.

“Op basis van de meest succesvolle opschalingscurves betekent het bereiken van een gigaton tegen 2050 dat we op megatonniveau leveren tegen 2030. Niemand heeft ooit gebouwd wat wij bouwen in DAC, en we zijn zowel bescheiden als realistisch dat de meest zekere manier om succesvol te zijn, is de technologie zo snel mogelijk in de echte wereld te laten draaien en deze onophoudelijk uit te rollen.”

“Het hebben van de kerninfrastructuur binnen slechts 18 maanden op plaats en operationeel is een bewijs van Climeworks’ vermogen om snel op te schalen, met razendsnelle ontwikkelingscycli, op haar weg naar een gigatoncapaciteit tegen 2050.”

Maar hoe is het van plan deze route van megaton naar gigaton te bewandelen? Laten we het proberen te begrijpen.

Hoe Zal de Faciliteit Werken?

De Climeworks Mammoth-faciliteit heeft een verwerkingshal in het centrum, die wordt gebruikt om het opgevangen koolstofdioxide te verwerken en te conditioneren vóór de ondergrondse sequestratie. Het proces omvat het zuiveren en condenseren van het koolstofdioxide voordat het wordt opgelost in water en ondergronds wordt opgeslagen door Carbfix, waar het door mineralisatie in steen zal veranderen. Naast de operationele eenheden zal de verwerkingshal ook controlekamers, kantoren en een bezoekerscentrum hebben.

In overeenstemming met de capaciteit die het moet verwerken, zal de Mammoth-faciliteit 72 verzamelcontainers hebben om CO₂ uit de lucht op te vangen, terwijl Orca uit acht verzamelcontainers bestaat.

Daarnaast beschikt de Mammoth-faciliteit ook over een onderhoudshal die de efficiëntie moet verbeteren wanneer onderhoudswerkzaamheden nodig zijn.

“Het illustreert zeer goed Climeworks’ benadering om de DAC-industrie voorop te lopen: continue versnelling terwijl de meest rigoureuze operationele normen tot leven worden gebracht.”

Verschillende andere bedrijven zijn even actief op het gebied van DAC. In de komende segmenten zullen we een paar van die bedrijven bespreken.

#1. Aircapture

De unieke werking van Aircapture omvat het installeren van modulaire Direct Air Capture (DAC)-eenheden op de productielocaties van haar klanten, waardoor een directe toevoer van schone CO2 in hun productieproces ontstaat. Het bedrijf beweert dat het commercialiseren van atmosferische koolstofdioxide is uitgegroeid tot de meest effectieve, schaalbare oplossing voor het verbeteren van het milieu en de economie.

Het heeft een hyperlokale benadering van haar werking aangenomen, die risico’s in de toeleveringsketen vermindert en de koolstofvoetafdruk van de conventionele markt uitroeit. Factoren die Aircapture onderscheidend maken zijn onder andere de verhoogde betrouwbaarheid, verbeterde kwaliteitsnormen, lagere kosten en schonere producten met aanzienlijk verminderde emissies.

De door Aircapture geformuleerde oplossingen maken het marktgereed voor een reeks toepassingsscenario’s, waaronder drankproductie, kaslandbouw en meer. Bijvoorbeeld, het is in staat om dranken-kwaliteit vloeibare koolstofdioxide met een laag zuurstofgehalte te produceren in verschillende volumes en productieschema’s.

Het kan helpen het emissie-intensieve grondstof dat nodig is voor de productie van synthetische brandstoffen te vervangen door hoogwaardige, schone koolstofdioxide. Aircapture ondersteunt ook de productie van koolstofdioxide in de groeiende faciliteiten van haar klanten, waardoor klanten hun dagelijkse vraag kunnen voldoen en de gewasopbrengst kunnen verhogen.

De koolstofdioxide van Aircapture kan permanent worden geïnjecteerd in betonnen blokken of kant‑en‑klare beton, waardoor de normen van de gangbare uithardingsmethoden worden verbeterd.

Net als het Mammoth-project is Aircapture ook betrokken bij het uitvoeren van studies en experimenten die gebruikmaken van restwarmte en gedecarboniseerde energie om koolstofdioxide geologisch uit de atmosfeer te sequestreren.

Tot slot kan de vloeibare koolstofdioxide van Aircapture ook worden omgezet in droogijs, dat voldoet aan de behoeften van detailhandel‑, transport‑ en logistieke klanten. Droogijs staat bekend om het vergemakkelijken van het transport van bederfelijke goederen en voor andere industriële toepassingen.

In april 2022 won Aircapture, samen met het koolstofdioxideconversiebedrijf OCOchem en andere partners, een $2,93 miljoen subsidie van het Amerikaanse Department of Energy om een geïntegreerde koolstofdioxidevangst‑ en conversieplant te ontwerpen en te bouwen, mede‑gevestigd bij de Kennewick Fertilizer Operations‑plant van Nutrien in Kennewick, Washington.

“Onze modulaire, on‑site technologie die CO2 uit de lucht haalt en direct in de productieprocessen van onze klanten brengt, pakt klimaatuitdagingen aan terwijl het waarde toevoegt voor onze klanten en is een perfecte match voor dit project met Nutrien.”

#2. Greenlyte Carbon Technologies

Een ander bedrijf dat aanzienlijk goed werk heeft geleverd in de DAC‑sector is Greenlyte Carbon Technologies. Opgericht in 2022 door twee serial‑ondernemers en een zeer ervaren DAC‑onderzoeker, haalt Greenlyte, gevestigd in Essen, sterk uit zijn omringende ecosysteem dat bestaat uit toonaangevende technische universiteiten en wereldwijde chemische, industriële en energiegiganten.

In het operationele jaar 2022‑23 voltooide Greenlyte de bouw van het eerste doorlopende cyclusprototype en de 100‑ton DAC‑demonstrator.

De visie voor de toekomst omvat het opbouwen van een robuuste, efficiënte en winstgevende operatie op een betekenisvolle schaal tegen 2027. Tegen 2035 wil het bedrijf de taak van ‘platformisering’ voltooien, waardoor robuuste, efficiënte en winstgevende operaties op een betekenisvolle schaal realiteit worden. En tegen 2050 wil Greenlyte haar jaarlijkse productie opschalen naar 100 MT en een wereldleider worden op het gebied van DAC’s.

Een van Greenlyte’s belangrijkste voordelen die het een geschikte case maken voor DAC‑leiderschap, is het laag‑energie, laag‑capex proces voor koolstofdioxidevangst en -benutting. Het gas wordt specifiek afgeleid van de gasstromen, de omgevingslucht. De daaropvolgende conversie van koolstofdioxide en waterstof leidt tot de afleiding van koolwaterstoffen die waarde toevoegen aan het proces en de technologie winstgevend maken.

Greenlyte optimaliseert haar technologie verder door een volledig cyclische aanpak te hanteren, waarbij het gebruikte absorptiemiddel wordt geregenereerd in de elektrolyse en vervolgens wordt gebruikt voor absorptie. Diverse procesbenchmarks, waaronder absorptie in een vloeibare sorptieoplossing, precipitatie als waterstofcarbonaat en desorptie door elektrolyse, hebben een patent van Greenlyte.

In maart 2024 heeft Greenlyte Carbon Technologies een pre‑Series‑A ronde van €10,5 m gesloten. Naast de grote deelname van alle investeerders, namelijk Earlybird Venture Capital, Green Generation Fund, Carbon Removal Partners, en bestuurslid Dr. Udo Jung, trad Partech toe tot de investeerdersgroep.

De financiering bevestigt de tractie die Greenlyte recentelijk heeft verworven in de vorm van partnerschappen en hoogwaardige afnameovereenkomsten. Het bedrijf won twee subsidies van het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling en heeft sinds de oprichting 18 maanden geleden meer dan €20 m aan eigen vermogen en subsidies opgehaald.

Terwijl hij het belang van de opgehaalde fondsen uitlegde, zei Florian Hildebrand, CEO en mede‑oprichter van Greenlyte: “Met de nieuwe fondsen kunnen we ons team uitbreiden van 30 naar 50 personen, waardoor we technologische ontwikkeling en uitrol parallel kunnen uitvoeren met onze versnelde go‑to‑market, onze opschaling kunnen versnellen en de kosten sneller kunnen verlagen. De ronde bewijst onze ambitie om snel een wereldwijde DAC‑kampioen op te bouwen.”

De Toekomst met Efficiëntere Directe Luchtvangst Technologieën

Overheden wereldwijd hebben de voordelen van Direct Air Capture‑technologieën ingezien. Als gevolg daarvan zijn ze begonnen DAC‑projecten te ondersteunen en aan te moedigen op de best mogelijke manieren.

Bijvoorbeeld, het Department of Energy in de Verenigde Staten heeft maar liefst drie van haar kantoren, Fossil Energy and Carbon Management, Clean Energy Demonstrations, en de Advanced Research Projects Agency‑Energy, aangewezen voor de taak om onderzoek, ontwikkeling en demonstratie van directe luchtvangst te ondersteunen. Dit onderzoek omvat vele aspecten, waaronder het verkennen van de wetenschap en technologie achter materialen, chemicaliën, en biochemische en geologische processen die verband houden met de vangst, conversie en sequestratie van CO₂.

Een van de meest populaire initiatieven op dit gebied is het Carbon Negative Shot initiatief — een oproep tot innovatie in koolstofdioxideverwijderingsroutes die CO₂ uit de atmosfeer zullen vangen en opslaan op een schaal van 1 miljard ton voor minder dan $100 per netto metrische ton CO₂‑equivalent.

Inspanningen zoals deze, gecombineerd met investeringen in de private sector, zullen zeker helpen om aanzienlijke vooruitgang te boeken, niet alleen door de standaard hoog te stellen, maar ook door de standaard toegankelijk te maken voor de industrie en koolstofdioxideproducenten wereldwijd.

Klik hier voor een lijst van de beste carbon capture-aandelen.