Als AI-datacenters ontstaan door het hele land, hun vraag naar energie en de daaruit voortvloeiende uitstoot van broeikasgassen geeft aanleiding tot bezorgdheid. Omdat servers en energie-intensieve koelsystemen voortdurend draaien, kunnen deze gebouwen maar een paar megawatt verbruiken stroom voor een klein datacenter naar ruim 100 megawatt voor een hyperscale datacenter. Om dat in perspectief te plaatsen: de gemiddelde grote aardgascentrale die in de VS wordt gebouwd, genereert elektriciteit minder dan 1.000 megawatt.
Wanneer de stroom voor deze datacenters uit fossiele brandstoffen komt, kunnen ze een belangrijke bron van energie worden klimaatopwarmende emissies in de atmosfeer – tenzij de energiecentrales eerst hun broeikasgassen opvangen en vervolgens opsluiten.
Googlen is onlangs een unieke stroomafnameovereenkomst voor bedrijven aangegaan ter ondersteuning van de bouw van een aardgascentrale in Illinois ontworpen om precies dat te doen koolstofafvang en opslag.
Hoe werkt koolstofafvang en -opslag, of CCS, voor een project als dit?
Ik ben een ingenieur die schreef een boek uit 2024 over verschillende soorten koolstofopslag. Hier is de korte versie van wat u moet weten.
Hoe CCS werkt
Wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand om elektriciteit op te wekken, doen ze dat ook kooldioxide vrijgeveneen krachtig broeikasgas dat eeuwenlang in de atmosfeer blijft. Naarmate deze gassen zich in de atmosfeer ophopen, worden ze fungeren als een dekenwaarbij de warmte dicht bij het aardoppervlak wordt vastgehouden. Een te hoge concentratie verwarmt de aarde te veel, klimaatveranderingen in gang zettenwaaronder verergerende hittegolven, stijgende zeespiegels en heviger wordende stormen.
Koolstofafvang en -opslag omvat het opvangen van kooldioxide uit elektriciteitscentrales, industriële processen of zelfs rechtstreeks uit de lucht en het vervolgens, vaak via pijpleidingen, transporteren naar locaties waar het veilig ondergronds kan worden geïnjecteerd voor permanente opslag.
Het kooldioxide kan worden getransporteerd als een superkritisch gas– die precies bij de faseverandering van vloeistof naar gas ligt en de eigenschappen van beide heeft – of opgelost in een vloeistof. Eenmaal diep onder de grond geïnjecteerd, kan de kooldioxide permanent vast komen te zitten in de geologische structuur, oplossen in pekel of gemineraliseerd raken, waardoor het in steen verandert.
Het doel van koolstofopslag is ervoor te zorgen dat koolstofdioxide voor een lange tijd uit de atmosfeer kan worden gehouden.
Soorten ondergrondse koolstofopslag
Er zijn verschillende opties voor koolstofdioxide ondergronds opslaan.
Uitgeputte olie- en aardgasreservoirs hebben voldoende opslagruimte en het extra voordeel dat de meeste al in kaart zijn gebracht en hun grenzen worden begrepen. Ze hielden al miljoenen jaren koolwaterstoffen op hun plaats.
Kooldioxide kan ook in werkende olie- of gasreservoirs worden geïnjecteerd om meer van die fossiele brandstoffen naar buiten te duwen, terwijl het grootste deel van de kooldioxide achterblijft. Deze methode, bekend als verbeterde olie- en gaswinningis de meest voorkomende die tegenwoordig worden gebruikt bij projecten voor het afvangen en opslaan van CO2 in de VS, en één reden waarom CCS klachten trekt van milieugroeperingen.
Vulkanisch basalt gesteente En carbonaat formaties worden beschouwd als goede kandidaten voor veilige en langdurige geologische opslag omdat ze calcium- en magnesiumionen bevatten die interageren met koolstofdioxide, het omzetten in mineralen. IJsland pionierde met deze methode het gebruik van zijn gesteente van vulkanisch basalt voor koolstofopslag. Basalt bedekt ook het grootste deel van de oceanische korst, en wetenschappers hebben de mogelijkheden daarvoor onderzocht opslagreservoirs onder de zeebodem.
Hoe IJsland basalt gebruikt om opgevangen koolstofdioxide om te zetten in vaste mineralen
In de VS is een vierde optie waarschijnlijk heeft het meeste potentieel voor industriële opslag van koolstofdioxide – diepe zoute watervoerende lagen, wat Google van plan is te gebruiken. Deze wijd verspreide watervoerende lagen zijn poreuze en doorlaatbare sedimentformaties bestaande uit zandsteen, kalksteen of dolosteen. Ze zijn gevuld met sterk gemineraliseerd grondwater dat niet direct voor drinkwater kan worden gebruikt, maar wel zeer geschikt is voor de opslag van CO2.
Diepe zoute aquifers hebben ook grote opslagcapaciteiten, variërend van ongeveer 1.000 tot 20.000 gigaton. Ter vergelijking: die van de natie totale koolstofemissies uit fossiele brandstoffen in 2024 waren ongeveer 4,9 gigaton.
Vanaf najaar 2025 21 industriële faciliteiten Volgens het rapport uit 2025 van het Global CCS Institute werd in de hele VS gebruik gemaakt van koolstofafvang en -opslag, inclusief industrieën die aardgas, kunstmest en biobrandstoffen produceren. Vijf daarvan maken gebruik van diep zoute watervoerende lagen, en bij de rest is sprake van verbeterde olie- of gaswinning. Er waren nog acht industriële installaties voor het afvangen van koolstof in aanbouw.
Het plan van Google is uniek omdat het een stroomafnameovereenkomst omvat die de bouw van de energiecentrale met CO2-afvang en -opslag mogelijk maakt.
Het opslagplan voor diepe zoute aquifers van Google
Die van Google Aardgascentrale van 400 megawattom mee te bouwen Broadwing-energieis ontworpen om ongeveer 90% van de kooldioxide-uitstoot van de fabriek op te vangen en deze ondergronds te leiden voor permanente opslag in een diepe zoute watervoerende laag in de nabijgelegen Mount Simon zandsteenformatie.
De Mount Simon-zandsteenformatie is een enorme zoute watervoerende laag die onder het grootste deel van Illinois, het zuidwesten van Indiana, het zuiden van Ohio en het westen van Kentucky ligt. Het heeft een laag van zeer poreuze en doorlatende zandsteen dat maakt het een ideale kandidaat voor kooldioxide-injectie. Om de kooldioxide in een superkritische toestand te houden, moet die laag dat zijn minstens een halve mijl (800 meter) diep.
Boven de Mount Simon-formatie bevindt zich een dikke laag Eau Claire-schalie. als sluitstuk dienen dat helpt voorkomen dat opgeslagen koolstofdioxide ontsnapt. Met uitzondering van enkele kleine gebieden in de buurt van de rivier de Mississippi, is de schalie van Eau Claire aanzienlijk dik (meer dan 90 meter) in het grootste deel van het stroomgebied van Illinois.
De geschatte opslagcapaciteit van de Mount Simon-formatie varieert van 27 gigaton tot 109 gigaton koolstofdioxide.
Het Google-project is van plan een bestaande injectieputlocatie te gebruiken die deel uitmaakte van de eerste grootschalige demonstratie van koolstofopslag in de Mount Simon-formatie. Voedselproducent Archer Daniels Midland begon kooldioxide te injecteren daar vanuit nabijgelegen maïsverwerkingsfabrieken in 2012.
Het afvangen en opslaan van koolstof heeft uitdagingen gekend naarmate de technologie zich in de loop der jaren ontwikkelde pijpleiding breuk in 2020 leidde dat tot evacuaties in Satartia, Mississippi, waardoor verschillende mensen het bewustzijn verloren. Na een recente lekt diep onder de grond op de locatie van Archer Daniels Midland in Illinois eiste de Environmental Protection Agency in 2025 dat het bedrijf zijn monitoring zou verbeteren. Opgeslagen kooldioxide was naar een niet-goedgekeurd gebied gemigreerd, maar er werd geen bedreiging voor de watervoorziening gemeld.
Waarom is CCS belangrijk?
Datacenters breiden zich snel uit en nutsbedrijven zullen meer stroomcapaciteit moeten bouwen om bij te kunnen blijven. De kunstmatige intelligentie bedrijf OpenAI dringt er bij de VS op aan 100 gigawatt bouwen van nieuwe capaciteit elk jaar – een verdubbeling van het huidige tempo.
Veel energie-experts, waaronder het Internationaal Energieagentschap, geloven dit Het afvangen en opslaan van koolstof zal noodzakelijk zijn om de klimaatverandering te vertragen en te voorkomen dat de mondiale temperaturen een gevaarlijk niveau bereiken als de vraag naar energie stijgt.
Ramesh Agarwal is hoogleraar techniek aan Washington Universiteit in St. Louis.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.
