CO2-verwijdering uit de atmosfeer – tijdelijk of permanent?

De Onlanden is een nieuw natuurgebied ten zuidwesten van de stad Groningen. Het is moerasnatuur, aangelegd op voormalige landbouwgrond. Behalve voor natuur is het ook waterberging, om de stad te behoeden voor overstroming. In het natuurgebied wordt ook veel CO₂ uit de lucht opgenomen door de moerasplanten. Een mooi voorbeeld van bescherming tegen klimaatverandering, op twee manieren: bescherming tegen de gevolgen van extreme regenval en bestrijden van klimaatverandering. Zou je denken.

De Wetenschappelijke Klimaatraad (WKR) heeft een advies aan de regering uitgebracht over CO₂-verwijdering uit de atmosfeer. CO₂-verwijdering uit de atmosfeer is belangrijk om de uitstoot van broeikasgassen naar netto 0 terug te brengen, om catastrofale opwarming van onze planeet te voorkomen. Het is ook nodig omdat we ook in de toekomst niet alle uitstoot van broeikasgassen zullen kunnen voorkomen. Na 2050 zou de uitstoot wereldwijd ook negatief moeten worden, door meer verwijdering van CO₂ uit de atmosfeer dan er wordt uitgestoten. De WKR maakt ook duidelijk dat (eventuele toekomstige) CO₂-verwijdering geen excuus mag zijn om de CO₂-uitstoot niet te verminderen. Toch wordt een project als De Onlanden niet als een veelbelovend voorbeeld voor Nederland gezien in het advies van de WKR. Waarom niet?

Verschillende soorten CO₂-verwijdering.

De WKR maakt in het advies een onderscheid tussen technieken voor tijdelijke en voor permanente verwijdering. Het advies toont een sterke voorkeur voor technieken voor permanente verwijdering, vanwege de lange verblijfstijd van CO₂ in de atmosfeer: eeuwen tot millennia. Daarnaast zou tijdelijke opname van CO₂ in ecosystemen veel variatie van jaar tot jaar vertonen en moeilijk meetbaar zijn. Hierover straks meer.

Waar hebben we het over bij tijdelijke en permanente verwijdering? In het advies wordt onder ‘tijdelijk’ verstaan: minstens enkele decennia, en onder ‘permanent’: ‘minstens enkele eeuwen, met geringe kans op vroegtijdig vrijkomen’.

Tijdelijke en permanente verwijdering berust vooralsnog grotendeels op opname van CO₂ uit de atmosfeer via planten (biologische methoden). Door fotosynthese wordt CO₂ aan de lucht onttrokken en opgeslagen als koolstofverbindingen in de vegetatie, en organische stof (humus, veen) in de bodem.

Maatregelen voor tijdelijke verwijdering.

Ik ga hier vooral in op opslag met behulp van biologische methoden op land, vanwege mijn expertise; de oceaan blijft hier buiten beschouwing. Met verschillende technieken kan koolstof uit biomassa tijdelijk of permanent worden opgeslagen. In Nederland bieden herbebossing, natuurgebieden met veengroei, en afzetting van sediment aan de kust in kwelders mogelijkheden, maar die vereisen wel ruimte. Ook in de landbouw zijn er mogelijkheden: landbouwtechnieken die de hoeveelheid koolstof in de bouwvoor (de bovenlaag van de bodem) verhogen, of toepassing van biochar: door pyrolyse verkoolde organische stof, bijgemengd in de bodem als bodemverbeteraar. Dit verkoolde materiaal verteert nauwelijks vergeleken met normale humus in de bodem, en dus wordt de koolstof voor langere tijd vastgelegd. Ook kun je denken aan opslag in duurzaam gebruikte organische producten, zoals hout of isolatiemateriaal voor de bouw. Eventueel kan dat weer gecombineerd worden met meer permanente opslag van CO₂ aan het eind van de levenscyclus van deze materialen (zie de pijl in fig. 1).

Er zitten nadelen aan tijdelijke opslag in bodems. Het is kwetsbaar voor klimaatextremen, en vanwege het landgebruik kwetsbaar voor de wispelturigheid van de mens. In een extreem heet en droog jaar nemen bossen veel minder CO₂ op en kunnen zelfs netto CO₂ uitstoten. Door hoge bodemtemperaturen wordt de koolstof in de bodem sneller weer omgezet tot CO₂. De kans op koolstofverlies wordt ook vergroot door bos- en veenbranden. Voor kustafzettingen in kwelders is extreem stormweer en zeespiegelstijging een gevaar vanwege toename van kustafslag.

Daarbij komt dat de opnamecapaciteit in bosbodems en vegetatie beperkt is. Na herbebossing wordt in de eerste decennia veel extra koolstof vastgelegd, maar op langere tijdschaal treedt verzadiging op, met een evenwicht tussen netto opname van CO₂ door planten en uitstoot van CO₂ door afbraak van dode organische stof . Voor veengroei duurt het veel langer voordat die verzadiging bereikt wordt (duizenden jaren). Dat begint dus al meer op permanente CO₂-opname te lijken. Bij beginnende veengroei moet wel eerst een toename van de uitstoot van het sterke broeikasgas methaan (moerasgas) gecompenseerd worden, wat decennia kan duren, maar ondertussen is er al wel CO₂ vastgelegd in bodem en vegetatie. Overigens is de methaanemissie sterk afhankelijk van de manier waarop de bodem op vernatting wordt voorbereid, het type ecosysteem dat ontstaat, en de waterkwaliteit (vies water = meer methaan).

Koolstofopslag in bodem en vegetatie vereist stabiliteit. Je kunt niet zomaar een bos planten en zeggen dat je daarmee je CO₂ uitstoot compenseert en het vervolgens na een paar jaar weer opruimen omdat er weer een nieuw distributiecentrum of iets dergelijks moet komen. Het betekent langdurige reservering van ruimte.

‘Permanent’ is niet altijd permanent.

Bij permanente verwijdering wordt CO₂ uit de atmosfeer gehaald en in de diepere ondergrond of in sedimenten op de oceaanbodem opgeslagen. Het overgrote deel hiervan wordt gerealiseerd met BECCS: verbranding van biomassa voor energie, afvang van CO₂ en opslag in lege gasvelden. Er is maatschappelijke weerstand tegen verbranding van biomassa, vanwege kans op luchtvervuiling, verlies van bosnatuur en bodemkoolstof. ‘Direct Air Capture’ onttrekt met industriële installaties direct CO₂ aan de atmosfeer en slaat dat ondergronds op. Deze methoden vergen doorgaans een hoog energieverbruik en bevinden zich technologisch nog in een pril stadium.

Bij natuurlijke verwering van gesteenten wordt ook CO₂ aan de atmosfeer onttrokken; vooral het mineraal olivijn staat daarvoor in de belangstelling. Door olivijnrijk gesteente te mijnen, te vermalen en over een groot oppervlak uit te strooien (bijvoorbeeld als ophoogmateriaal) kan veel sneller CO₂ opgenomen worden dan door natuurlijke verwering. CO₂ uitstoot door energieverbruik voor malen en transport is een relatief gering probleem hierbij, al hangt dat wel af van de mate waarin je het gesteente wilt vermalen. De gevolgen op milieu, natuur en landschap van het mijnen van olijvijnrijke gesteenten zoals gabbro en basalt moeten echter niet vergeten worden. Er zijn wel mogelijkheden voor synergie voor de aanpak van bodemverzuring door stikstofneerslag. Bij de verwering van mineralen komen ook de elementen magnesium, calcium en kalium vrij die bodemverzuring tijdelijk kunnen tegengaan. Aan de andere kant kan doorgaande verzuring ook weer gaan bijdragen aan het vrijkomen van de vastgelegde CO₂.  

De grens tussen tijdelijke en permanente CO₂-verwijdering lijkt in het WKR-advies ook een grens met grote verschillen in diepte te zijn: een grens tussen tijdelijke opslag in de kwetsbare bovenste bodemlagen, en permanente opslag in de diepe ondergrond. Er zijn echter meer mogelijkheden daartussen. Zo is het heel goed mogelijk om biomassa op geringere diepte op te slaan en op die manier CO₂ redelijk permanent te verwijderen. In de eerste plaats gebeurt dat bij afzetting van veen, kust- en riviersedimenten. De Nederlandse delta is opgebouwd uit duizenden jaren afzetting van dit type sediment. Dat bewijst dat de levensduur van koolstofopslag in sedimenten niet onderschat moet worden. Het is ook mogelijk dit na te bootsen. Opslag van door planten opgenomen koolstof onder anaerobe (zuurstofloze) omstandigheden, onder de grondwaterspiegel op een diepte van enkel meters conserveert dat organische materiaal ook. Er wordt gewerkt aan proefproject waarbij biomassa die vrijkomt bij onderhoud van natuurgebieden onder de grondwaterspiegel wordt opgeslagen in diepere veenlagen. Daar is de anaerobe afbraak zeer traag, en de eventuele methaanvorming wordt in de aerobe bovenlaag afgevangen door bacteriële oxidatie.

Permanente technieken zijn ook niet altijd even permanent als het lijkt. Bij opslag in gasvelden is lekkage via boorgaten waarvan de afdichting faalt, niet uit te sluiten (methaanlekkages uit afgesloten boorputten komen regelmatig voor), en dit vereist voortdurende monitoring (Mortezaei et al., 2018). Hier komt ook een moreel argument ten aanzien van toekomstige generaties bij: “hier heb je het afval van onze niets ontziende levensstijl, goed op blijven letten hoor”. Een argument dat ook bij opslag van kernafval geldt.

Tijdelijke opslag ondergewaardeerd.

Gezien de lange levensduur van CO₂ in de atmosfeer is de nadruk in het WKR-advies op permanente verwijdering wel logisch. De auteurs stellen echter dat tijdelijke CO₂-verwijdering geen onderdeel zou moeten zijn van het Nederlandse beleid op het gebied van koolstofverwijdering, maar hooguit een ‘bijproduct’ van ander beleid, zoals natuurbeleid.

Dat is onterechte onderwaardering van de mogelijkheden van tijdelijke CO₂-verwijdering, het negeert de stappen die daarin al gezet zijn en de mogelijkheden voor verbetering. Die zijn niet verwaarloosbaar, en ondersteuning daarvan vanuit regeringsbeleid zou dat nog sterk kunnen verbeteren. Bijvoorbeeld, de CO₂ die vastgelegd wordt in de Onlanden en de vergelijkbare, nabijgelegen Polder Camphuys is nu al ±11,5 ton per hectare per jaar volgens voorlopige meetgegevens¹. Dat biedt mogelijkheden.

Wereldwijd zijn volgens het WKR-advies veruit de meeste toegepaste technieken voor koolstofverwijdering tijdelijk. Jaarlijkse CO₂-verwijdering wordt geschat op 3000 Mt (megaton), 5,2% van de uitstoot (in CO₂ equivalenten, dus ook niet-CO₂ broeikasgassen). Voor 99,9% is dat tijdelijke verwijdering. Bovendien staan volgens het rapport de technieken voor permanente opslag nog deels in de kinderschoenen, zijn er onzekerhedenden over effectiviteit en/of zijn ze duur en ze vergen ze veel energie. Er is nu snelle toename van verwijdering nodig in verband met de nadering van kantelpunten in het klimaatsysteem en de overschrijding 1,5 – 2 graden grenzen van het klimaatakkoord van Parijs. Waarom dan tijdelijke opslagmethoden bij voorbaat afwijzen als beleidsoptie? Het is het kind met het badwater weggooien.

Gebrek aan ondersteuning vanuit het regeringsbeleid kan tijdelijke CO₂-verwijdering in Nederland ook in gevaar brengen. Als je het alleen als bijproduct van ander beleid wilt zien, zoals natuurbeleid, verzwak je zowel het natuurbeleid als het beleid voor CO₂-vastlegging. Natuur wordt in de huidige politieke omstandigheden impopulair gemaakt door sommige luidruchtige belangengroepen. Deze uitspraak van de WKR geeft politieke tegenstanders van nieuwe natuur (met doorgaans mogelijkheden CO₂-vastlegging) een extra argument in handen. Laten we het eens omdraaien: betere natuur en waterbeheer zijn bijproducten van CO₂-vastlegging. Ze horen bij elkaar.

De olifant in de kamer.

Aangezien bij CDR het ruimtegebruik een kritische factor is, is het logisch om te kijken welke sector in Nederland verreweg het grootste ruimtebeslag heeft. Een grote uitstoter van broeikasgassen en ruimtegebruiker in Nederland: de zuivel- en vleesindustrie. Dat wordt overigens niet benoemd in het WKR-advies. Nederland heeft de hoogste veedichtheid van Europa. De productie wordt voor het grootste deel geëxporteerd, en is afhankelijk van veel landgebruik en waterverbruik in binnen- en buitenland voor de teelt van veevoer. Het ruimte- en watergebruik van de vlees- en zuivelsector is relatief hoog, vergeleken met dat van plantaardig voedsel. Bovendien is deze sector veroorzaker van hoge emissies van de zeer sterke broeikasgassen methaan en lachgas. De klimaat- en milieukosten van vlees en zuivel zitten niet in de prijs van de producten en komen dus ten koste van de Nederlandse belastingbetaler. De intensieve veehouderij in Nederland veroorzaakt jaarlijks 4,5 miljard euro aan schade aan gezondheid, milieu en klimaat; de klimaatschade vormt een aanzienlijk aandeel daarin volgens analyses van CE Delft.

Het zou een logische keuze moeten zijn: minder ruimte voor vee met afname van de broeikasgasemissie als bonus, en meer ruimte en betere waterbeschikbaarheid voor CO₂-vastlegging met bewezen technieken. Het mes snijdt hierbij aan twee kanten: minder uitstoot van broeikasgas, meer opname.

Desondanks komt deze keuze niet ter sprake in het rapport. Het enige onderwerp waarbij veeteelt genoemd wordt, is het toekomstige gebruik van permanente CO₂-opslag om niet vermijdbare broeikasgasemissies te compenseren. Volgens het WKR-advies horen ook de emissies van veeteelt daarbij. Het is opvallend in tegenspraak met de stelling van de WKR dat reductie van broeikasgasuitstoot voorop moet staan, en CO₂-vastlegging niet bedoeld is voor compensatie daarvan. Ervan uitgaan dat de emissie van de veesector niet gereduceerd kan worden en door CO₂-vastlegging gecompenseerd moet worden is niet logisch en laat kansen liggen.

Belangenorganisaties in de landbouw beweren dat de veesector zo groot is omdat de Nederlandse bodem uitzonderlijk geschikt zou zijn voor hoogproductieve veehouderij en akkerbouw. Dat is maar deels het geval, het wordt ook gefaciliteerd door subsidies en verleggen van de klimaat-, milieu- en waterkosten naar de maatschappij. Een deel van de nu gebruikte bodems voor veeteelt is ongeschikt of slechts marginaal geschikt als we het waterbeheer niet met veel kosten en negatieve gevolgen naar onze hand zouden zetten. Dat was ook het geval bij De Onlanden: ze heetten niet voor niets de onlanden, dat wil zeggen, land dat ongeschikt was voor landbouwkundig gebruik.

Met inperken van de intensieve veehouderij kan ruimte en water bespaard worden, die ingezet kunnen worden voor koolstofverwijdering in bossen en veengroei in natuurgebieden. Hiervoor zijn delen van de Nederlandse bodem en landschap namelijk ook bijzonder geschikt, wat het geologische verleden heeft bewezen. Denk bijvoorbeeld aan beekdalen op de zandgronden of veenweidegebieden. Ook de Onlanden zijn er een voorbeeld van. Voor de ontginning groeide er veen, en bestond het uit moerasgebied dat onderdeel was van de overstromingsvlakte van laaglandbeken. Dit zijn hoogproductieve ecosystemen die in korte tijd veel CO₂ kunnen opnemen, en zich goed lenen voor combinatie met andere functies zoals waterberging, natuurbehoud en natuurrecreatie.

Het belang van water.

Waarom zou je niet ook proberen de bestaande technieken te verbeteren en minder kwetsbaar te maken? Die mogelijkheid wordt onvoldoende uitgelicht in het WKR-advies. Dat vergt vooral bescherming tegen de effecten van klimaatextremen, en goede planologische bescherming. Allereerst het water.

De effecten van droogte waren de afgelopen jaren ook goed te zien tijdens extreme droogteperioden, met bruin verkleurende bossen en verdrogend veen op de hogere zandgronden. Dat kan in belangrijke mate voorkomen worden door waterbeheer daarop af te stemmen. De mogelijkheden zijn er al. Er zijn prioriteiten vastgelegd in het waterbeheer (de verdringingsreeks) waarin het voorkomen van schade aan dijken, infrastructuur en onomkeerbare schade aan natuur op nummer één staat. Dit helpt ook om CO₂-uitstoot door koolstofverlies uit veen te voorkomen. Toch staat in de praktijk het landbouwbelang nog steeds voorop. Daardoor is al veel schade aangericht aan de beschikbaarheid van schoon grondwater; onder andere door nitraatvervuiling uit mest neemt de concurrentie tussen natuur en drinkwaterwinning toe. Waterschappen hebben onvoldoende gegevens over de hoeveelheid grondwateronttrekking voor beregening in droge perioden. Waterbeschikbaarheid voor koolstof vastleggende natuur kan beter geprioriteerd worden, als ook bescherming van CO₂-vastlegging in de verdringingsreeks een plaats krijgt en dat ook gehandhaafd wordt.

 
Met kennisontwikkeling is ook een wereld te winnen, bijvoorbeeld via verbetering van ecologische kennis. Er is ook steeds meer ervaring in het meten van broeikasgasbalansen van ecosystemen. De meetbaarheid en verifieerbaarheid van koolstofvastlegging is daarom minder een probleem dan door WKR gesuggereerd wordt. Onder andere in het onderzoeksprogramma NOBVeenweiden heeft veel ontwikkeling plaatsgevonden aan meettechnieken, methoden en modellen, en wordt ook gemeten aan CO₂-vastlegging door natuurlijke ecosystemen. Er is steeds meer kennis over CO₂-opname en methaanemissie van veenvormende ecosystemen², wat mogelijkheden biedt om methaanemissie met gericht beheer te verminderen. Schoon water is daarbij cruciaal, vervuild water veroorzaakt meer methaanvorming. In Polder Camphuys, met soortgelijke vegetatie als de Onlanden, was de CO₂-opname volgens metingen in 2020-2021 groter dan de methaanemissie.

Welke ruimtelijke ordening?

Tijdelijke vormen van koolstofvastlegging moeten de planologische bescherming krijgen die ze nodig hebben. Ooit was ruimtelijke ordening een belangrijke overheidstaak, en die zou om meerdere redenen weer opgepakt moeten worden. Op de overheidswebsite over ruimtelijke ordening wordt CO₂-vastlegging niet eens genoemd, het woord ‘klimaat’ komt er evenmin in voor. Ook in een recent advies van de Raad voor de Leefomgeving en Infrastructuur (RLI) over klimaatbestendige ruimtelijke ordening komt CO₂-verwijdering op land niet voor. Dat de ruimtelijke ordening buiten schot blijft in het WKR-advies, is een gemiste kans.

Twee belangrijk problemen die de RLI wel signaleert zijn: 1. Water en bodem zijn nog steeds onvoldoende sturend waardoor veel ruimtelijke ontwikkelingen (bijvoorbeeld woningbouw en industrieterreinen) nog steeds plaatsvinden op plaatsen die daarvoor onvoldoende geschikt zijn, en 2. Grondeigendom is een belangrijke belemmerende factor. Speculatie heeft de grondprijzen zodanig opgedreven dat ook betaalbare woningbouw vaak niet meer mogelijk is, laat staan CO₂-verwijdering. Het wordt daarom ook moeilijker om ruimte te krijgen voor activiteiten die niet direct veel geld opleveren zoals CO₂-verwijdering, tenzij dit ook vermarkt wordt (wat niet wenselijk is, omdat dan CO₂-verwijdering al snel weer ingezet wordt om vooral emissies te compenseren en dus geen netto verwijdering meer is).

Het achterliggende politieke probleem is dat de ruimtelijke ordening in Nederland door de nadruk op liberalisering en privatisering sterk aan betekenis heeft ingeboet volgens de RLI. Als de overheid nauwelijks meer kan of wil ingrijpen in de ruimtelijke inrichting ten behoeve van activiteiten die van groot maatschappelijk belang zijn, dan houdt het snel op, zowel voor tijdelijke als voor permanente CO₂-verwijdering (via BECCS).

Het WKR-advies gaat belangrijke politieke en ruimtelijke keuzes uit de weg. Tijdelijke CO₂-opslag wordt daardoor te makkelijk terzijde geschoven. Je kunt echter die politieke keuzes niet onbesproken laten, omdat CO₂-vastlegging hoe dan ook ruimte en budget vraagt. Die keuzes betreffen welke landbouw we willen en de manier waarop in Nederland de ruimtelijke ordening georganiseerd is.

Als we uitgaan van het principe in de ruimtelijke ordening dat water en bodem sturend zijn, is er minder concurrentie om ruimte voor CO₂-verwijdering. Ongeschiktheid voor bouw door bijvoorbeeld overstromingsrisico en slappe bodem is voor CO₂-verwijdering geen belemmering. Tijdelijke verwijdering van CO₂ heeft, zoals de WKR zelf aangeeft, veel mogelijkheden voor synergie met behoud van natuur en bescherming tegen een steeds grilliger neerslagpatroon door klimaatverandering, zoals het voorbeeld van de Onlanden laat zien. De vraag blijft, hoeveel ruimte we vrij willen maken voor deze steeds dringender wordende zaken, en hoeveel planologische bescherming dat geniet – en dus ook hoe tijdelijk de CO₂-verwijdering is. Dat er voor klimaatveiligheid ook ruimte nodig is, mag best eens tussen de oren gaan zitten bij alle ruimtelijke plannenmakers en de politiek.

Overigens, nogs steeds blijft snelle afname van broeikasgasuitstoot uit fossiele brandstoffen de hoogste prioriteit volgens het WKR-advies. Ook voor toekomstige generaties die dan minder belast worden met de noodzaak om onze broeikasgassen met allerlei kunstgrepen uit de atmosfeer te dweilen.

Referenties.

1. Meetgegevens zijn nog niet gepubliceerd, publicatie is in de loop van 2024-2025 te verwachten, daarom kon hieruit nog niet uitgebreid uit worden geciteerd. Het genoemde getal van 11,5 ton CO₂/ha/jaar is een afgerond gemiddelde van metingen van 2020-2021op meetlocaties in de Onlanden en Polder Camphuys, en is gebaseerd op reeds gepubliceerde modellering van het gezamenlijke effect van CO₂ en CH₄. De CO₂ opname compenseert nagenoeg CH₄ uitstoot. In de tokeomstige rapportages zal ook een langere meetreeks over meer jaren beschikbaar zijn..

2. Buzacott, A.J.V.,  Kruijt, B., van Giersbergen, Q., Fritz, C., Nouta, R., Erkens, G., van den Berg, M.,  van Huissteden, J., van der Velde, Y. Drivers and annual totals of methane emissions from Dutch peatland. In voorbereiding.

Koornneef, J., & Nieuwlaar, E. (2009). Environmental life cycle assessment of CO2 sequestration through enhanced weathering of olivine. Working paper, Group Science, Technology and Society, Utrecht University.

Voor overige referenties zie de hyperlinks in het artikel.