CO2-afvang en -opslag (CCS) en recycling zijn momenteel de meest betaalbare manieren om de uitstoot te reduceren van op olie en gas gebaseerde kunststoffen. Dit concludeert ING Research uit doorrekeningen van de verschillende verduurzamingsopties voor op olie en gas gebaseerde kunststoffen.

Door: ING Research

De eerste methode vermindert de voetafdruk tot wel 60% en verhoogt nauwelijks de productiekosten van hoogwaardige chemicaliën, de grondstof voor kunststoffen. Toch heeft het verduurzamen van de enorme hoeveelheid energie die nodig is voor de petrochemische productieprocessen nog grotere klimaatvoordelen. Het vervangen van gas door groene stroom of groene waterstof bij het verwarmen van kraakovens kan de uitstoot met maar liefst 75% verlagen. Nadeel is de hoge prijs van de daarvoor benodigde nieuwe technologieën. Tot slot biedt het toepassen van chemische recycling van kunststoffen weliswaar een betaalbare middenweg, maar de exacte klimaatwinst daarvan is voorlopig ongewis.

Afvang en opslag meest betaalbaar

Het afvangen en ondergronds opslaan van CO₂ vermindert de voetafdruk met 50% tot 60% en verhoogt de productiekosten van hoogwaardige chemicaliën het minst van de drie onderzochte verduurzamingsmethoden. Afhankelijk van de manier van CO₂ afvangen, stijgt de kostprijs door CCS naar verwachting met maximaal 10%. Dit zijn indrukwekkende statistieken maar CCS capaciteit is nog schaars, terwijl veel grote uitstoters er gebruik van willen maken via de maatwerkafspraken. In Nederland worden momenteel de eerste grootschalige CCS-voorzieningen ontwikkeld (de projecten Porthos en Aramis) en CO₂ kan ook in Noorwegen of Engeland permanent opgeslagen worden.

Verwarmen met hernieuwbare stroom of groene waterstof duurzamer, maar kostbaar en niet uitontwikkeld

Kunststofproductie vereist hoge temperaturen en dus veel energie. In Europa wordt de warmte doorgaans gegenereerd door de verbranding van aardgas, wat resulteert in CO₂-uitstoot. Door over te stappen op duurzamere energiebronnen daalt de CO₂-uitstoot fors, ondanks het feit dat kunststoffen nog steeds van olie en gas gemaakt worden. Elektrificatie in combinatie met hernieuwbare energie zou de uitstoot met wel 75% verminderen. BASF, SABIC en Linde en ook Shell en Dow werken samen aan het ontwikkelen van een elektrisch verwarmde stoomkraker, maar deze innovatie maakt kunststoffen wel 15 tot 20% duurder. Verbranding van groene waterstof in plaats van aardgas kan de uitstoot tot wel 70% verlagen. Nadeel is dat de electrolysers die groene waterstof maken zich nog in een experimentele fase bevinden. Momenteel zijn er 7 proefprojecten in Nederland met een beperkt vermogen tot 2,5 megawatt. Maar er wordt hard gewerkt aan opschaling. Bedrijven als Shell, Uniper, Eneco en Zeeland Refinery werken aan waterstoffabrieken van 100 tot 300 megawatt die op termijn naar 800 tot 1000 megawatt kunnen doorgroeien, vergelijkbaar met de omvang van een grote gas- of kolencentrale. ij de huidige energie- en technologiekosten is dit nog wel duurder dan CCS en recycling.

Recycling biedt betaalbare middenweg

Een derde optie is het toepassen van chemische recycling van kunststoffen. De CO₂-voetafdruk van kunststoffen kan door recycling met maar liefst 45% afnemen, tegen een kostenstijging van +10% tot +15%. Maar deze uitkomst is met veel onzekerheid omgeven, doordat het afhangt van veel aannames en er veel vragen leven rond de toepassing van best practices.

Wel veel onzekerheid over klimaatopbrengst recycling vanwege moeilijk te kwantificeren CO₂-compensatie

De fundamentele vraag bij het recyclen van kunststoffen is of er al dan niet koolstofreductie aan zoganaamde ‘vermeden emissies' moet worden toegekend. Dit zijn emissies die niet optreden doordat recycling minder nieuwe grondstoffen verbruikt of doordat gerecycled afval niet verbrand hoeft te worden. Veelal wordt met forse waarden voor vermeden emissies gerekend, waardoor kunststofrecycling een vorm van CO₂-compensatie wordt. De gerecyclede grondstoffen tellen dan als negatieve emissies, terwijl het recyclingproces zelf juist scope-1- en scope-2-emissies met zich meebrengt. De zogenoemde 'voorkomen uitstoot' of 'scope-4-uitstoot' is sterk bepalend voor de klimaatuitkomst van recycling. Over het daadwerkelijke klimaateffect bestaat echter nog veel discussie.

Recycling voorziet hoogstens in de helft van de toekomstige kunststofvraag

Er is nog een reden om niet al te optimistisch te zijn over kunststofrecycling. De mondiale vraag naar petrochemicaliën - inclusief de grondstoffen voor kunststoffen - zal richting 2050 mogelijk verdubbelen. In dat geval, zelfs als al de kunststof wordt hergebruikt, kan recyclaat slechts in 50% van de totale vraag voorzien. Recycling is dus belangrijk, maar niet de enige oplossing.

Beleid kan bijdragen aan vereiste verlaging relatieve kosten groene kunststofproductie

De petrochemie wordt gekenmerkt door grote, gevestigde partijen die voorlopig afhankelijk blijven van op fossiele brandstoffen gebaseerde technologie. Investeringskosten van installaties zijn hoog, net als toetredingsbarrières. Daarnaast zijn 'groene kunststoffen' duurder en helaas is dit prijsverschil niet eenvoudig te dichten. Het goedkoper maken van groene technologieën en het duurder maken van de huidige klimaatbelastende productiemethode is een voorwaarde voor snellere verandering. Beleid kan hieraan bijdragen, bijvoorbeeld via directe subsidies op schone technieken of de afbouw van fossiele subsidies. Vraagreductie is ook een belangrijk deel van de oplossing, zoals het VN-verdrag ter beëindiging van de plasticvervuiling terecht aangeeft. Normen zoals het verbieden van plastic bestek en het beprijzen van plastic tasjes kunnen voor veel meer toepassingen ingevoerd worden om de vraag te reduceren.

Lees hier de gehele analyse

 *De kosten worden berekend vanuit Noordwest-Europees perspectief en gebaseerd op veel economische en chemische aannames. We vermelden hier onze belangrijkste economische aannames: een gasprijs van € 55/MWh, een stroomprijs van € 125/MWh, een koolstofprijs van € 85/ton met volledige CO₂-beprijzing (geen gratis rechten), naftaprijs van € 620/ ton, een ethaanprijs van €375/ton en een prijs van €6/ton voor kunststofafval om via chemische recycling pyrolyse-olie te maken. Merk op dat pyrolyse nafta oplevert, maar nauwelijks ethaan, dus het is geen oplossing om ethaan te produceren. Merk verder op dat deze energieprijzen spot- en toekomstige prijzen vertegenwoordigen van begin november 2023. Het betreft prijzen voor de jaren 2023 en 2024 op de Noordwest-Europese energiemarkt. We hebben technologiekosten toegepast tussen € 2.450 en € 3.200/ton HVC voor het stoomkraken van nafta en € 1.850 tot 2.350/ton HVC voor het stoomkraken van ethaan, met de lage waarden voor het ‘business-as-usual' geval (stoomkraken) en de hogere waarden voor stoomkraken met CCS vóór verbranding en voor pyrolyse. We zijn uitgegaan van een CCS-capex van € 150/ton en het CCS-afvangpercentage is vastgesteld op 85% voor CCS vóór verbranding en op 75% voor CCS na verbranding. We baseren ons op een alkalische electrolyser van westerse makelij die ongeveer € 1.000/kW kost en werkt met een efficiëntie van 70% en een capaciteit van 70%. Dit resulteert in groene waterstofkosten van ongeveer € 7/kg bij marktstroomprijzen van € 125/MWh en bij on-site productie (geen transport van waterstof over lange afstanden). We hebben alle dollarprijzen omgerekend met een wisselkoers van $ 1= € 0,94. De disconteringsvoet is vastgesteld op 8%, de inflatie op de operationele kosten (OPEX) op 3%. In de praktijk vertonen al deze inputvariabelen een aanzienlijke variatie, wat voor elke technologie een breed scala aan uitkomsten oplevert. We hebben ervoor gekozen om puntschattingen te presenteren, omdat deze vaak de belangrijkste inzichten beter weergeven dan brede marges. Beschouw deze cijfers als indicatieve resultaten waaromheen real-time projecten zullen variëren.

 **Dezelfde aannames als in de kostengrafiek zijn van toepassing. Daarnaast: we kijken alleen naar scope-1 en scope-2 emissies, dus niet naar scope-3 emissies die ontstaan bij het gebruik van kunststof door eindgebruikers (bedrijven of consumenten). We hebben ook scope-4 of 'vermeden emissies' opgenomen in het geval van kunststofrecycling (zie meer over vermeden emissies in het artikel). De emissies worden gerapporteerd per ton HVC, zodat de cijfers vergelijkbaar zijn tussen technologieën en brandstoftypen. Een uitkomst van 1,380 ton CO₂ per ton HVC staat gelijk aan 1.380 kilogram CO₂ per 1.000 kilogram High Value Chemicals (HVC). In het algemeen spreken cijfers in tonnen bedrijven meer aan en cijfers in kilogrammen consumenten.

In een volgende studie gaat ING Research dieper in op de kosten en opbrengsten van duurzame kunststofproductie gebaseerd op hernieuwbare grondstoffen in plaats van olie en gas.