Szénleválasztás és -tárolás: mi ez és hogyan működik
A szén-dioxid-leválasztás és tárolás (CCS) bizonyos ipari folyamatok során kibocsátott szén-dioxid elkülönítésének és tárolásának folyamata.
Mi az a szén-dioxid-leválasztás?
A szén-dioxid megkötése a szén-dioxid (CO2) erőművek és más ipari létesítmények állítják elő, jellemzően azelőtt, hogy a légkörbe kerülhetne, és hozzájárulna a globális felmelegedéshez. Az e módszerek valamelyikével leválasztott szén-dioxidot vagy más célokra hasznosítják újra, vagy olyan helyen tárolják, ahol nem tud kiszabadulni – ezt a folyamatot szénmegkötésnek nevezik.
Kulcs elvitelek
- A szén-dioxid-leválasztás és tárolás (CCS) a szén-dioxid (CO) megkötésére szolgáló eljárás2), erős üvegházhatású gáz, és megköti, jellemzően mélyen a föld alatt.
- Egy kapcsolódó folyamat – szén-leválasztás, hasznosítás és tárolás (CCUS) – produktív felhasználást talál a csapdába esett gáz számára.
- Az Egyesült Államok és más kormányok jelenleg dollármilliárdokat költenek szén-dioxid-leválasztó és -tároló létesítmények fejlesztésére.
- A kritikusok azzal érvelnek, hogy a pénzt jobban el lehetne költeni máshol, például megújuló energiaforrások fejlesztésére.
Hogyan működik a szén-dioxid-leválasztás
Számos különböző technológia van használatban vagy fejlesztés alatt a szén-dioxid leválasztására. Tartalmazzák:
Égés utáni szénleválasztás: A manapság legszélesebb körben használt technológia összegyűjti a füstgázkibocsátásokat, az úgynevezett füstgázokat, mielőtt azok a levegőbe kerülnének. Az egyik technika, amelyet adszorpciónak vagy abszorpciónak neveznek, a kibocsátásokat egy abszorbernek nevezett eszközbe vezetik, ahol a szén A dioxid kölcsönhatásba lép az azt elnyelő kémiai oldószerekkel, lehetővé téve, hogy elkülönüljön a többi összetevő gáztól, amelyek azután kiadták. A szén-dioxidot és az oldószert ezután elválasztják, így az oldószer újra felhasználható, majd a szén-dioxidot összepréselik szállítás és tárolás céljából.
Égés előtti befogás: Ez a folyamat eltávolítja a szén-dioxidot az üzemanyagforrásból, mielőtt az teljesen elégett volna.
Oxi-üzemanyag égés befogása: Ebben a befogási formában az üzemanyagot a közönséges levegő helyett csaknem tiszta oxigén atmoszférájában égetik el, ami egy erősen koncentrált szén-dioxidot eredményez, amelyet könnyebb összegyűjteni.
Közvetlen levegő befogás: Ellentétben az első három módszerrel, amelyek mindegyike a kibocsátási forrásnál történik, a közvetlen légbefogás megkísérli a szén-dioxid kivonását a levegőből, bárhol is található. Ennek érdekében óriási ventilátorok szívják be a levegőt egy kollektornak nevezett eszközbe, ahol az égés utáni leválasztáshoz hasonló módon választják le a szén-dioxidot. Ez a technika nagyrészt még csak kísérleti stádiumban van.
A széntároló típusai
A szén-dioxid sikeres leválasztása után a következő kérdés az, hogy mit kezdjünk vele? Az egyik lehetőség a tárolás, vagy elkülönítés, ahol vélhetően nem árthat a légkörnek. A tárolásnak két alapvető típusa van: geológiai és biológiai.
Geológiai tárolás: A geológiai tárolás során a felfogott szén-dioxidot mélyen a föld alá fecskendezik, miután felmelegítették és „szuperkritikus” szén-dioxiddá nyomás alá helyezték. Ahogy a Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma magyarázza, szuperkritikus CO2 „Néhány olyan tulajdonsága van, mint a gáz és néhány olyan, mint a folyadék. Különösen sűrű, mint egy folyadék, de viszkozitása olyan, mint a gázé. A CO tárolásának fő előnye2 szuperkritikus állapotban az, hogy a szükséges tárolási térfogat lényegesen kisebb, mint ha a CO2 „szabványos” (szoba) nyomású körülmények között voltak.” A CO2 kőzetrétegek alatt rekedt.
Biológiai tárolás: A biológiai tárolás természetes folyamatokra támaszkodik a szén-dioxid megkötése és tárolása során, például a növények telepítésén keresztül. erdők, ahol a fák és más növények felszívják és megtartják, valamint oxigént termelnek a folyamat során fotoszintézis.
Carbon Capture & Storage (CCS) vs. Szén-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás (CCUS)
Ahelyett, hogy a szén-dioxidot egyszerűen felfognák és eltemetnék szén-dioxid-leválasztási és -tárolási (CCS) folyamaton keresztül, néhány A technológiák lehetővé teszik a produktív felhasználást – a szén-dioxid-leválasztás, -hasznosítás és -tárolás néven ismert folyamatot (CCUS).
A Massachusetts Institute of Technology (MIT) Környezetvédelmi Megoldások Kezdeményezése szerint egyesek szén-dioxidot fogtak le. olajkutakba pumpálják, hogy „kiöblítsék a nehezen kinyerhető olajat”. Ezenkívül egyes üvegházakban a növekedés elősegítésére használják növények. Egyéb lehetséges felhasználások közé tartozik a CO esztergálása2 műanyagokba, építőanyagokba, mint például cement és beton, üzemanyagokba, futurisztikus anyagokba, mint például szénszálak és grafén, és még olyan háztartási termékek is, mint a szódabikarbóna, fehérítő, fagyálló, tinták és festékek.” Ezek egyike sincs széleskörű gyártásban még.
A szén-dioxid-leválasztás előnyei és hátrányai
A szén-dioxid-leválasztás fő előnye, hogy képes lelassítani és esetleg visszafordítani a szén-dioxid felhalmozódását. szén-dioxid a Föld légkörében, amely a globális felmelegedés, az éghajlatváltozás és az általuk okozott összes veszély egyik fő okozója póz.
A fő hátrány ezen a ponton a költség – különösen az olyan szintig történő felskálázás költsége, ahol nagy hatással lesz. Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület 2023-as jelentésében a szén-dioxid-leválasztást az egyik legkevésbé hatékony és Az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésének legdrágább eszköze, amely messze az olyan lehetőségek alatt van, mint a szél-, nap-, geotermikus és nukleáris energia erő.
Ezzel kapcsolatos aggodalomra ad okot, hogy a szén-dioxid-leválasztásra helyezett hangsúly szükségtelenül késlelteti a fosszilis tüzelőanyagokról való átállást. megújuló energia források. 2021-es cikkként a MIT Technology Review így fogalmazott: „A zaj, a hírek és a hírverés azt a felfogást táplálja, hogy a szén-dioxid eltávolítása olcsó, egyszerű, méretezhető és megbízható lesz – egyikre sem számíthatunk.”
A Food & Water Watch érdekvédelmi csoport keményebb: „A szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (CCS) a fosszilis tüzelőanyag-ipar legnagyobb terve, amelyet még meg kell győzni. az embereket, hogy az éghajlati válságot meg lehet oldani, attól függően, hogy mit árulnak." A CCS-t „hamis”, „kígyóolajnak”, „átverésnek” és „marketingnek” nevezi csel."
A nap- és szélenergia jelenti a legnagyobb potenciális hozzájárulást a nettó kibocsátáscsökkentéshez 2030-ig, ezt követi a szénből, olajból és gázból származó metáncsökkentés.
A szén-dioxid-leválasztás története
A szén-dioxid-leválasztás legalább az 1920-as évekre nyúlik vissza, amikor az olaj- és gázfúrók elkezdték leválasztani a szén-dioxidot a metángáztól, amit értékesíteni tudtak. De úgy tűnik, hogy ez szélesebb körben elterjedt az 1970-es években, amikor a fúrók elkezdték befecskendezni az olajkutakba, hogy elősegítsék az olajkitermelési folyamatot. Ezt fokozott olajkinyerésnek nevezték.
Az ötlet az 1980-as és 1990-es években kapott némi lendületet, amikor a szén-dioxid környezeti hatása szélesebb körben ismertté vált. Ennek ellenére a fejlődés lassú. A Nemzetközi Energia Ügynökség szerint ma körülbelül 40 kereskedelmi CCUS-létesítmény működik világszerte, valamint „több mint 500 projekt a fejlesztés különböző szakaszaiban”.
A szén-dioxid-leválasztás jövője
Míg a szén-dioxid-leválasztást számos kritika éri, mások legalábbis hasznos átmeneti intézkedésnek tartják. A Nemzetközi Energiaügynökség megfogalmazása szerint a CCUS-rendszerek „utólag beszerelhetők a meglévő erőművekbe és ipari létesítményekbe, lehetővé téve azok folyamatos működését. Képes kezelni a nehezen csökkenthető ágazatok kibocsátását, különösen a nehéziparban, például a cement-, acél- vagy a vegyiparban.” A szervezet szerint a CCUS is „eltávolíthatja a CO-t2 a levegőből, hogy egyensúlyba hozza a kibocsátásokat, amelyek elkerülhetetlenek vagy technikailag nehezen csökkenthetők.”
A Világgazdasági Fórum honlapján található véleménycikk megjegyzi, hogy „Az éghajlatkutatók azt állítják, hogy lehetetlen elérni a nettó nulla szén-dioxid-kibocsátási célokat a CCUS széles körű, globális kiépítése nélkül.” De hozzáteszi: „Ezen technológiák hiányosságait, beleértve a magas költségeket és az alacsony hatékonyságot, orvosolni kell, mielőtt a CCUS-t nagyarányúan be lehetne építeni és hatékony légkört teremteni. megoldás."
Az Egyesült Államokban a Infrastrukturális beruházásokról és foglalkoztatásról szóló törvény2021-ben elfogadott, több mint 12 milliárd dollárt különített el a CCUS-projektekre – ezt a pénzt fokozatosan költik el. 2023 augusztusában például az Energiaügyi Minisztérium (DOE) bejelentette, hogy legfeljebb 1,2 dollárt fektet be. milliárd két kereskedelmi méretű közvetlen légi befogási létesítményben, az egyik Louisianában, a másik pedig Texasban. A DOE szerint a beruházás „célja egy nagyszabású szén-dioxid-eltávolító telepek országos hálózatának elindítása, amely kezeli az örökölt szén-dioxid-szennyezést és kiegészíti a gyors kibocsátáscsökkentést”.
A szén-dioxid-leválasztás jó ötlet?
A szén-dioxid légkörbe jutásának lehetővé tétele és a globális felmelegedés súlyosbítása mindenképpen a rossz ötlet. A szén-dioxid-leválasztás a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének számos módja egyike. A támogatók szerint ez a legjobb elérhető megoldás a meglévő ipari üzemek utólagos felszerelésére, így azok kevésbé szennyeznek, amikor fosszilis tüzelőanyagokat égetnek el. Az ellenzők szerint jobb lenne, ha az üzemek egyszerűen áttérnének a megújuló energiaforrásokra. Amíg azonban ez nem válik gazdaságilag megvalósíthatóvá, a szén-dioxid-leválasztás ugyanolyan jó ötlet lehet, mint bármely más ilyen helyzetekben.
Miért nem használják többet a szén-dioxid-leválasztást?
A szén-dioxid-leválasztás több okból is lassú volt. Az egyik az, hogy drága, és kivéve, ha a szennyezőket törvény kényszeríti a megfelelésre, vagy nem ajánlják fel pénzügyileg A kormány ösztönzi, nincs okuk a beruházásra, kivéve, ha jó vállalati polgárok. Egy másik ok az, hogy a technológia nagy része, különösen a közvetlen légbefogás, még fejlesztési szakaszban van. Úgy tűnik azonban, hogy a szén-dioxid-leválasztást a jövőben gyakrabban fogják alkalmazni.
Biztonságos-e a szén föld alatti tárolása?
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma szerint a szén-dioxid föld alatti tárolása biztonságos. „Olaj, földgáz és a természetben előforduló szén-dioxid (CO2) a földalatti geológiai képződményekben évmilliók óta természetes módon csapdába esnek és tárolódnak a gázlelőhelyek” – írja a közlemény.
„bizonyítékot szolgáltatva arra vonatkozóan, hogy lehetséges a CO tárolása2 hasonló geológiai képződményekben nagyon hosszú ideig." Az Egyesült Államokban a Környezetvédelmi Ügynökség felelős a földalatti tárolásra vonatkozó szabályok betartatásáért. Az államoknak is vannak szabályai.
Bár vannak bizonyos aggályok, hogy a szén-dioxid mélyen a föld alá fecskendezése szennyezheti az ivóvizet vagy földrengéseket okozhat, a tudományos konszenzus az, hogy ezeket a viszonylag távoli kockázatokat bőven ellensúlyozza a szén-dioxid kizárásának előnyei. légkör.
Alsó vonal
A szén-dioxid-leválasztás és -tárolás (CCS) az egyik olyan technológia, amely segíthet a folyamatos globális felmelegedés elleni küzdelemben. A jogvédők ezt egy érdemleges megállító intézkedésnek tekintik, de a kritikusok megkérdőjelezik mind a költségét, mind a hatékonyságát.
