Polymeren die koolstof opslaan: tijd winnen in de strijd tegen klimaatverandering

De klok tikt: om onze maatschappelijke klimaatdoelstellingen te halen, moeten we de CO2-uitstoot aanzienlijk verminderen. Naast het verminderen van onze uitstoot in de atmosfeer kunnen we ook oplossingen gebruiken om een deel van de CO2 die er al is uit de atmosfeer te halen. Hernieuwbare materialen, zoals hernieuwbare polymeren, kunnen daarbij een belangrijke rol spelen.

Om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5°C, zoals vastgelegd in het Akkoord van Parijs, moeten we de jaarlijkse wereldwijde uitstoot tot 2030 met ongeveer 45% verminderen en tegen 2050 een uitstoot van nul bereiken. Helaas is de wereldwijde uitstoot elk jaar toegenomen sinds deze doelstelling is afgesproken. Voor ieder jaar met te weinig actie is een jaar van extra actie nodig om dit te compenseren. 

Dat is het slechte nieuws, maar er is ook goed nieuws: er worden steeds meer technologieën ontwikkeld en toegepast om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. De capaciteit voor hernieuwbare elektriciteit neemt toe. Bedrijven vervangen processen op basis van fossiele grondstoffen door nieuwe technologieën die hernieuwbare materialen gebruiken. Waar emissies niet kunnen worden vermeden, worden technologieën ingezet om ze af te vangen en te gebruiken of op te slaan. 

Naast het verminderen of vermijden van uitstoot, zijn er ook technologieën in opkomst die CO2 uit de atmosfeer kunnen halen, in een poging om de effecten van het eeuwenlange gebruik van fossiele grondstoffen terug te draaien. Aangezien het grootste probleem niet de CO2-uitstoot op zich is, maar de concentratie van CO2 in de atmosfeer, bieden deze technologieën intrigerende mogelijkheden. Het concept van het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer wordt vooral intrigerend als het gaat om de jaren van extra actie, die het missen van de doelstellingen in de voorgaande jaren, moeten compenseren. 

Vegetatie en oceanen vormen de grootste koolstofreservoirs van de aarde. "Koolstofreservoir" verwijst naar een reservoir dat continu koolstof absorbeert, terwijl een "koolstofopslag" een constante hoeveelheid koolstof gedurende een bepaalde tijd vasthoudt.

Natuurlijke koolstofcycli benutten

Het concept om niet alleen de toename van de concentratie CO2 te stoppen, maar CO2 ook daadwerkelijk uit de atmosfeer te verwijderen, is ook interessant voor de materialensector: polymeren worden bijvoorbeeld gemaakt van koolstof en afhankelijk van de toepassing kunnen ze deze koolstof jarenlang of zelfs decennialang opslaan. Eén zo'n toepassing is bouwmateriaal, dat heel lang als onderdeel van een gebouw kan dienen. Als deze bouwmaterialen polymeren bevatten en deze polymeren zijn gemaakt van bio-based materialen kunnen ze koolstof opslaan die eerder uit de atmosfeer is verwijderd.  

Wanneer biomassa groeit, bijvoorbeeld een plant, neemt deze CO2 op uit de atmosfeer. Wanneer de plant sterft, gaat de biomassa rotten en komt de CO2 weer vrij in de atmosfeer – het proces van de koolstofcyclus in de natuur. Maar met polymeren gemaakt van materialen op biologische basis kan de uitkomst van dit proces in ons voordeel veranderd worden. 

In plaats van het te laten rotten, kan de biomassa worden omgezet in polymeren, die vervolgens worden gebruikt in duurzame toepassingen zoals bouwmaterialen. Zolang de bouwmaterialen blijven bestaan, hebben we een negatieve invloed op de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer - ervan uitgaande natuurlijk dat de uitstoot die wordt gegenereerd door het maken van de polymeren en bouwmaterialen niet hoger is dan de CO2 die wordt geabsorbeerd tijdens de groei van de biomassa.

Door de lange levensduur van gebouwen en bouwmaterialen in gebouwen is het potentieel om deze materialen te gebruiken als koolstofopslag groot.

Koolstofopslag als tijdelijke koolstofbuffer

Aan het einde van hun gebruiksfase kunnen materialen de opgeslagen koolstof weer afgeven aan de atmosfeer, bijvoorbeeld als de materialen aan het einde van hun levensduur worden verbrand. In het geval van bouwmaterialen kan dit echter enkele decennia in de toekomst liggen. Wat misschien klinkt als een concept dat problemen alleen maar uitstelt naar latere generaties, kan in feite een nuttige aanvulling zijn op pogingen om emissies vanaf het begin te verminderen en te vermijden: er is een zeer grote kans dat we in de toekomst steeds meer nieuwe technologieën tot onze beschikking zullen hebben om met CO2-uitstoot om te gaan. Het zou daarom wel eens de grootste uitdaging kunnen zijn om de uitstoot nu en op de korte en middellange termijn te verminderen. 

Hernieuwbare koolstofopslag kan daarbij helpen: de technologieën zijn nu al op schaal beschikbaar. We kunnen ze als buffer gebruiken om tijd te winnen. En wie zegt dat de materialen uiteindelijk gewoon worden verbrand? Als we er de komende decennia in slagen om meer polymeren te recycleren, kunnen we misschien koolstof uit de atmosfeer blijven houden zelfs nadat de toepassingen het einde van hun levensduur hebben bereikt. Het kan ook zijn dat we verbranding gebruiken in combinatie met koolstofafvang en -gebruik om de koolstof in de kringloop te houden. Samen kunnen hernieuwbare en gerecyclede oplossingen dus een serieuze bijdrage leveren aan het tegengaan van klimaatverandering.