Kulstofopsamling og -opbevaring: Hvad det er, og hvordan det virker

Hvad er Carbon Capture?

Kulstoffangst refererer til en række forskellige teknikker, der bruges til at fange kuldioxiden (CO₂) produceret af kraftværker og andre industrielle faciliteter, typisk før det kan frigives til atmosfæren og bidrage til den globale opvarmning. Kuldioxid, der er blevet fanget gennem en af ​​disse metoder, bliver enten genbrugt til andre formål eller opbevaret, hvor det ikke kan undslippe - en proces kendt som kulstofbinding.

Sådan fungerer kulstoffangst

Der er flere forskellige teknologier, der er i brug, eller under udvikling, til kulstoffangst. De omfatter:

Kulstoffangning efter forbrænding: I den bredeste anvendelse i dag opsamler denne teknologi emissioner af skorstene, kaldet røggasser, før de kan slippes ud i luften. I en teknik, kaldet adsorption eller absorption, ledes emissionerne ind i en enhed kaldet en absorber, hvor kulstoffet dioxid interagerer med kemiske opløsningsmidler, der absorberer det, hvilket gør det muligt at adskille det fra de andre komponentgasser, som derefter frigivet. Kuldioxiden og opløsningsmidlet adskilles herefter, så opløsningsmidlet kan genbruges, hvorefter kuldioxiden komprimeres til transport og opbevaring.

Indfangning før forbrænding: Denne proces fjerner kuldioxid fra brændstofkilden, før den er blevet helt brændt.

Oxy-brændstofforbrændingsindfangning: I denne form for opsamling afbrændes brændstof i en atmosfære af næsten ren ilt i stedet for almindelig luft, som producerer en højkoncentreret form for kuldioxid, som er lettere at opsamle.

Direkte luftindfangning: I modsætning til de første tre metoder, som alle finder sted ved emissionskilden, forsøger direkte luftindfangning at trække kuldioxid ud af luften, uanset hvor det kan findes. For at gøre det suger gigantiske fans luft ind i en enhed kaldet en opsamler, hvor kuldioxiden derefter udskilles ved hjælp af midler svarende til post-forbrændingsopfangning. Denne teknik er stort set stadig i den eksperimentelle fase.

Typer af kulstoflagring

Når kuldioxid er blevet fanget med succes, er det næste spørgsmål, hvad man skal gøre med det? En mulighed er at opbevare eller sekvestrere det, hvor det formodentlig ikke kan skade atmosfæren. Der er to grundlæggende typer opbevaring: geologisk og biologisk.

Geologisk opbevaring: Ved geologisk lagring injiceres opfanget kuldioxid dybt under jorden, efter at det er blevet opvarmet og sat under tryk til "superkritisk" kuldioxid. Som US Department of Energy forklarer, superkritisk CO₂ "har nogle egenskaber som en gas og nogle egenskaber som en væske. Især er den tæt som en væske, men har viskositet som en gas. Den største fordel ved at opbevare CO₂ i den superkritiske tilstand er, at det nødvendige lagervolumen er væsentligt mindre, end hvis CO₂ var under "standard" (rum)-trykforhold." CO₂ er fanget under klippelag.

Biologisk opbevaring: Biologisk lagring er afhængig af naturlige processer til både at opfange og lagre kuldioxid, såsom gennem plantning af skove, hvor træer og andre planter vil optage og fastholde det samt producere ilt gennem processen af fotosyntese.

Carbon Capture & Storage (CCS) vs. Carbon Capture, Utilization & Storage (CCUS)

I stedet for blot at indfange og begrave kuldioxid gennem en kulstoffangst- og lagringsproces (CCS), er nogle teknologier gør det muligt at bruge det produktivt - en proces kendt som kulstoffangst, -udnyttelse og -lagring (CCUS).

Ifølge Environmental Solutions Initiative ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) opfangede nogle kuldioxid pumpes ind i oliebrønde som en måde at "skylle ud svært at udvinde olie." Derudover bruges det i nogle drivhuse for at hjælpe med at vokse planter. Andre potentielle anvendelser omfatter "drejning af CO₂ i plastik, byggematerialer som cement og beton, brændstoffer, futuristiske materialer som kulfibre og grafen og selv husholdningsprodukter som bagepulver, blegemiddel, frostvæske, blæk og maling." Ingen af ​​disse er i storskalaproduktion endnu.

Fordele og ulemper ved Carbon Capture

Den største fordel ved kulstoffangst er, at det har potentialet til at bremse og muligvis vende akkumuleringen af kuldioxid i jordens atmosfære, som er en væsentlig årsag til global opvarmning, klimaændringer og alle de farer, de positur.

Den største ulempe på dette tidspunkt er omkostningerne - især omkostningerne ved at skalere op til det punkt, hvor det vil have stor indflydelse. I en rapport fra 2023 fra det mellemstatslige panel om klimaændringer blev kulstoffangst vurderet som en af ​​de mindst effektive og dyreste midler til at reducere drivhusgasemissioner, rangerer langt under muligheder som vind, sol, geotermisk og nuklear strøm.

En relateret bekymring er, at vægten på kulstoffangst unødigt forsinker overgangen fra fossile brændstoffer til vedvarende energi kilder. Som en artikel fra 2021 i MIT Technology Review udtrykte det: "Støjen, nyhederne og hypen nærer en opfattelse af, at kulstoffjernelse vil være billig, enkel, skalerbar og pålidelig - som vi ikke kan regne med."

Fortalergruppen Food & Water Watch er mere ligefrem: "Carbon capture and storage (CCS) er den fossile brændstofindustris største plan, der endnu ikke har overtalt mennesker, at klimakrisen kan løses, mens den stadig afhænger af, hvad de sælger." Det kalder CCS "falsk", "slangeolie", "en fidus" og "en markedsføring kneb."

Historien om kulstoffangst

Kulstoffangst går tilbage til mindst 1920'erne, hvor olie- og gasborere begyndte at adskille kuldioxid fra metangas, som de kunne sælge. Men det ser ud til at have fanget mere bredt i 1970'erne, da borere begyndte at sprøjte det ind i oliebrønde for at hjælpe med olieudvindingsprocessen. Dette var kendt som forbedret olieudvinding.

Idéen tog et vist momentum i 1980'erne og 1990'erne, efterhånden som kuldioxidens miljøpåvirkning blev mere kendt. Alligevel har fremskridtene været langsom. I dag er der omkring 40 kommercielle CCUS-anlæg i drift på verdensplan, ifølge International Energy Agency, plus "over 500 projekter i forskellige udviklingsstadier."

Fremtiden for kulstoffangst

Mens kulstoffangst har mange kritikere, ser andre det som i det mindste en nyttig midlertidig foranstaltning. Som Det Internationale Energiagentur udtrykker det, kan CCUS-systemer "eftermonteres til eksisterende kraft- og industrianlæg, hvilket giver mulighed for deres fortsatte drift. Det kan tackle emissioner i sektorer, der er svære at reducere, især tunge industrier som cement, stål eller kemikalier." Organisationen siger, at CCUS også kan "fjerne CO₂ fra luften til at balancere emissioner, der er uundgåelige eller teknisk vanskelige at mindske."

En udtalelse på World Economic Forums hjemmeside bemærker, at "Klimaforskere hævder, at det er umuligt at nå netto-nul [kulstof]-mål uden CCUS-udrulning på en bred global skala." Men, tilføjer det, "manglerne ved disse teknologier, herunder høje omkostninger og lav effektivitet, skal løses, før CCUS kan implementeres i stor skala og omdannes til et effektivt klima løsning."

I USA er Lov om infrastrukturinvesteringer og job, vedtaget i 2021, tildelte mere end 12 milliarder dollars til CCUS-projekter – penge, der gradvist bliver brugt. I august 2023 annoncerede for eksempel Department of Energy (DOE), at det investerede op til $1,2 milliarder i to kommerciel skala direkte luftfangstanlæg, det ene i Louisiana og det andet i Texas. DOE sagde, at investeringen "sigter mod at kickstarte et landsdækkende netværk af store kulstoffjernelsessteder for at imødegå den gamle kuldioxidforurening og supplere hurtige emissionsreduktioner."

Bundlinjen

Carbon capture and storage (CCS) er en af ​​de teknologier, der kan hjælpe i kampen mod fortsat global opvarmning. Fortalere betragter det som en værdifuld foranstaltning, men kritikere stiller spørgsmålstegn ved både omkostningerne og effektiviteten.