Kennisbank › Direct air capture & geo-engineering
Direct air capture & geo-engineering: kan technologie het klimaat redden?
Stel je een enorme stofzuiger voor, maar dan eentje die geen stof opzuigt, maar CO2 uit de lucht filtert. Dat is in de kern wat direct air capture (DAC) doet: met grote ventilatoren en chemische filters wordt gewone buitenlucht aangezogen, waarna het CO2-molecuul eruit wordt gehaald en de rest van de lucht — voornamelijk stikstof en zuurstof — gewoon weer naar buiten stroomt. Het CO2 dat overblijft kan diep in de grond worden opgeslagen of hergebruikt, bijvoorbeeld in frisdrank of synthetische brandstof.
Geo-engineering is een breder en veel omstredener begrip. Het gaat om grootschalige, opzettelijke ingrepen in het klimaatsysteem van de aarde om opwarming tegen te gaan. Denk aan het kunstmatig weerkaatsen van zonlicht met deeltjes hoog in de atmosfeer, zoals een vulkaanuitbarsting tijdelijk doet, of het bemesten van oceanen zodat algen meer CO2 opnemen. Waar DAC vooral gaat over CO2 wéghalen, gaat geo-engineering vaker over het effect van CO2 — de opwarming — tijdelijk maskeren. Beide vallen onder wat klimaatwetenschappers 'klimaatinterventie' noemen: technologie die verder gaat dan simpelweg minder uitstoten.
Wat is het precies?
Bij direct air capture wordt lucht met grote ventilatoren langs een filtermateriaal (een 'sorbent') geleid. Dat kan een vloeistof zijn, zoals een kaliumhydroxide-oplossing (de 'liquid solvent'-route van bedrijven als Carbon Engineering), of een vast materiaal met een chemische coating die CO2-moleculen aan zich bindt (de 'solid sorbent'-route, gebruikt door onder meer Climeworks). Zodra het filter verzadigd is, wordt het verwarmd — vaak tot boven de 80 tot 900 graden Celsius, afhankelijk van de techniek — waardoor het CO2 weer vrijkomt in geconcentreerde vorm. Dat proces kost veel energie, en daar zit meteen de crux: alleen als die energie uit schone bronnen komt, levert DAC per saldo klimaatwinst op.
Het afgevangen CO2 moet vervolgens ergens heen. De meest permanente route is mineralisatie: het gas wordt met water diep de grond ingepompt in bepaalde soorten basaltgesteente, waar het binnen enkele jaren chemisch verandert in vast gesteente. Dit gebeurt bijvoorbeeld in IJsland bij het project CarbFix. Een andere route is opslag in lege gasvelden onder de zeebodem, vergelijkbaar met hoe CO2-opslag (CCS) al bij industriële uitstoot wordt toegepast.
Geo-engineering kent heel andere technieken. Bij stratosferische aerosolinjectie worden fijne deeltjes, zoals zwaveldioxide, op grote hoogte verspreid om zonlicht te weerkaatsen — hetzelfde effect dat na grote vulkaanuitbarstingen tijdelijk de aarde afkoelt. Bij marine cloud brightening wordt zeewater verneveld om wolken boven de oceaan witter en reflecterender te maken. Deze technieken grijpen niet in op de oorzaak (CO2 in de atmosfeer) maar op het symptoom (de hoeveelheid warmte die de aarde vasthoudt).
Wat wil men ermee bereiken?
Het Klimaatakkoord van Parijs stelt als doel de opwarming ruim onder 2 graden Celsius te houden, het liefst onder 1,5 graad. Vrijwel alle scenario's van het VN-klimaatpanel IPCC die dat doel halen, gaan ervan uit dat de wereld niet alleen stopt met uitstoten, maar ook actief CO2 uit de atmosfeer haalt — de zogeheten 'negatieve emissies'. Dat is nodig omdat sommige sectoren, zoals de luchtvaart of de cementindustrie, moeilijk volledig CO2-vrij te krijgen zijn, en omdat er al te veel CO2 in de lucht zit voor de doelen die zijn afgesproken.
DAC wordt gezien als aanvulling op, niet als vervanging van, het terugdringen van uitstoot. Het argument is dat zelfs met een snelle overgang naar schone energie er een 'restje' overblijft dat moet worden weggehaald. Geo-engineering ligt gevoeliger: voorstanders zien het als noodrem voor het geval opwarming te snel gaat, tegenstanders wijzen op onvoorspelbare bijeffecten, zoals verstoring van regenpatronen, en op het risico dat de belofte van een technische oplossing de druk wegneemt om daadwerkelijk uitstoot te verminderen — een fenomeen dat bekendstaat als 'moral hazard'.
Voorbeelden uit de praktijk
Climeworks Orca (IJsland, 2021) was de eerste grootschalige commerciële DAC-installatie, met een capaciteit van ongeveer 4.000 ton CO2 per jaar, opgeslagen via het CarbFix-mineralisatieproces.
Climeworks Mammoth (IJsland, 2024) is de opvolger, ontworpen voor een capaciteit tot 36.000 ton CO2 per jaar zodra volledig operationeel — al werd in de praktijk aanvankelijk maar een fractie daarvan gehaald, wat laat zien hoe lastig opschalen is.
Stratos (Texas, VS), gebouwd door 1PointFive (een dochter van oliebedrijf Occidental Petroleum op basis van Carbon Engineering-technologie), moest in 2025 operationeel worden met een beoogde capaciteit van 500.000 ton per jaar — de grootste DAC-fabriek tot nu toe, al liep het project vertraging op.
Project Cypress (Louisiana, VS) en de South Texas DAC Hub zijn twee grote Amerikaanse DAC-hubs die miljarden dollars overheidssteun kregen van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE), aangekondigd in 2023.
SCoPEx (Harvard University) was een klein experiment met stratosferische aerosolinjectie — niet meer dan een testballon die kleine hoeveelheden deeltjes zou vrijlaten om metingen te doen. Na jarenlange discussie en verzet, onder meer uit Zweden waar de eerste testvlucht gepland stond, werd het project in 2024 definitief stopgezet.
Hoe ver is de techniek?
Direct air capture is de technisch meest volwassen van de twee. Er staan wereldwijd enkele tientallen DAC-installaties, met een gezamenlijke capaciteit van enkele tienduizenden tonnen CO2 per jaar. Dat klinkt veel, maar is verwaarloosbaar vergeleken met de ruim 35 miljard ton CO2 die de mensheid jaarlijks uitstoot. Het Internationaal Energieagentschap (IEA) volgt de sector nauwgezet en concludeert steevast dat opschaling véél sneller moet om ook maar in de buurt te komen van de hoeveelheden die klimaatscenario's veronderstellen voor 2050.
De grootste obstakels zijn kosten en energie. Het afvangen van een ton CO2 kost momenteel ruwweg 400 tot 1.000 dollar, terwijl beleidsmakers en bedrijven mikken op 100 tot 200 dollar per ton om het economisch haalbaar te maken op grote schaal. Ook is er veel schone energie en water voor nodig, en moet er voldoende geschikte, veilige opslagcapaciteit in de ondergrond beschikbaar zijn.
Geo-engineering staat technisch verder terug, maar dat komt niet doordat de techniek zelf zo ingewikkeld is — vliegtuigen die deeltjes verspreiden zijn relatief simpel te bouwen. Het probleem is vooral bestuurlijk en ethisch: er is geen internationaal verdrag dat regelt wie mag beslissen over ingrepen die het weer en klimaat van de hele planeet beïnvloeden, en de wetenschap over de langetermijneffecten is nog beperkt. Kleinschalige, ongeautoriseerde experimenten van bedrijven als het Amerikaanse Make Sunsets, dat sinds 2022 ballonnen met zwaveldioxide de lucht in stuurt, zorgden voor ophef en verboden in onder meer Mexico, juist omdat er geen toezicht op was.
Wie werken eraan?
Bij direct air capture lopen het Zwitserse Climeworks en het Canadese Carbon Engineering (inmiddels onderdeel van het Amerikaanse oliebedrijf Occidental, via dochteronderneming 1PointFive) voorop. Ook het Amerikaanse Heirloom Carbon, dat werkt met kalksteen, en Global Thermostat zijn belangrijke spelers. Grote techbedrijven zoals Microsoft en Stripe kopen CO2-certificaten bij deze bedrijven om hun eigen uitstoot te compenseren, wat een belangrijke inkomstenbron vormt zolang overheidsbeleid nog achterblijft.
Overheden spelen een steeds grotere rol via subsidies: de Amerikaanse Inflation Reduction Act en het DOE-programma voor DAC-hubs stellen miljarden dollars beschikbaar, en de Europese Unie financiert onderzoek via het Innovation Fund. IJsland is dankzij zijn geothermische energie en geschikte basaltgesteente een belangrijke proeftuin.
Geo-engineeringonderzoek wordt vooral gedaan aan universiteiten zoals Harvard (met het inmiddels gestopte SCoPEx) en in Groot-Brittannië via onder meer het Centre for Climate Repair aan de universiteit van Cambridge. Het VN-milieuprogramma (UNEP) en de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) volgen de ontwikkelingen en pleiten voor internationale governance-afspraken voordat grootschalige experimenten plaatsvinden.