Captarea și stocarea carbonului: ce este și cum funcționează

Ce este captarea carbonului?

Captarea carbonului se referă la o varietate de tehnici care sunt utilizate pentru a capta dioxidul de carbon (CO₂) produs de centralele electrice și alte instalații industriale, de obicei înainte ca acesta să poată fi eliberat în atmosferă și să contribuie la încălzirea globală. Dioxidul de carbon care a fost captat printr-una dintre aceste metode este fie reciclat în alte scopuri, fie stocat acolo unde nu poate scăpa - un proces cunoscut sub numele de captare a carbonului.

Cum funcționează captarea carbonului

Există mai multe tehnologii diferite care sunt în uz sau în curs de dezvoltare pentru captarea carbonului. Ei includ:

Captarea carbonului post-combustie: În cea mai largă utilizare în prezent, această tehnologie colectează emisiile din coșul de fum, numite gaze de ardere, înainte ca acestea să poată fi eliberate în aer. Într-o tehnică, numită adsorbție sau absorbție, emisiile sunt introduse într-un dispozitiv numit absorbant, unde carbonul dioxidul interacționează cu solvenții chimici care îl absorb, permițându-i să fie separat de celelalte gaze componente, care sunt apoi eliberată. Dioxidul de carbon și solventul sunt apoi separate, astfel încât solventul să poată fi reutilizat, după care dioxidul de carbon este comprimat pentru transport și depozitare.

Captură înainte de ardere: Acest proces elimină dioxidul de carbon din sursa de combustibil înainte ca acesta să fie complet ars.

Captarea arderii oxi-combustibil: În această formă de captare, combustibilul este ars într-o atmosferă de oxigen aproape pur, mai degrabă decât aerul obișnuit, care produce o formă foarte concentrată de dioxid de carbon care este mai ușor de colectat.

Captarea directă a aerului: Spre deosebire de primele trei metode, care au loc toate la sursa de emisii, captarea directă a aerului încearcă să scoată dioxidul de carbon din aer oriunde poate fi găsit. Pentru a face acest lucru, ventilatoarele gigantice aspiră aer într-un dispozitiv numit colector, unde dioxidul de carbon este apoi separat prin mijloace similare cu captarea post-combustie. Această tehnică este în mare parte încă în stadiu experimental.

Tipuri de stocare a carbonului

Odată ce dioxidul de carbon a fost captat cu succes, următoarea întrebare este ce să faci cu el? O opțiune este stocarea sau sechestrarea acestuia, unde probabil că nu poate dăuna atmosferei. Există două tipuri de bază de depozitare: geologică și biologică.

Depozitare geologică: În depozitul geologic, dioxidul de carbon captat este injectat adânc în subteran după ce a fost încălzit și presurizat în dioxid de carbon „supercritic”. Dupa cum Departamentul de Energie al SUA explică, CO supercritic₂ „are unele proprietăți precum un gaz și unele proprietăți precum un lichid. În special, este dens ca un lichid, dar are vâscozitate ca un gaz. Principalul avantaj al stocării CO₂ în condiția supercritică este că volumul de stocare necesar este substanțial mai mic decât dacă CO₂ au fost în condiții de presiune „standard” (în încăpere). CO₂ este prins sub straturi de rocă.

Depozitarea biologică: Depozitarea biologică se bazează pe procese naturale de captare și stocare a dioxidului de carbon, cum ar fi prin plantare pădurile, unde copacii și alte plante îl vor absorbi și reține, precum și vor produce oxigen prin procesul de fotosinteză.

Captarea și stocarea carbonului (CCS) vs. Captarea, utilizarea și stocarea carbonului (CCUS)

Mai degrabă decât pur și simplu captarea și îngroparea dioxidului de carbon printr-un proces de captare și stocare a carbonului (CCS), unii tehnologiile îi permit să fie utilizat în mod productiv – un proces cunoscut sub numele de captare, utilizare și stocare a carbonului (CCUS).

Potrivit Environmental Solutions Initiative de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), unele au capturat dioxid de carbon este pompat în puțurile de petrol ca o modalitate de a „elimina petrolul greu de extras”. În plus, este folosit în unele sere pentru a ajuta la creștere plantelor. Alte utilizări potențiale includ „turnarea CO₂ în materiale plastice, materiale de construcție precum ciment și beton, combustibili, materiale futuriste precum fibrele de carbon și grafenul și chiar și produse de uz casnic precum bicarbonatul de sodiu, înălbitorul, antigelul, cernelurile și vopselele.” Niciuna dintre acestea nu este în producție pe scară largă inca.

Avantajele și dezavantajele captării carbonului

Avantajul major al captării carbonului este că are potențialul de a încetini și, eventual, de a inversa acumularea dioxidul de carbon din atmosfera Pământului, care este o cauză majoră a încălzirii globale, schimbărilor climatice și a tuturor pericolelor pe care le au poza.

Principalul dezavantaj în acest moment este costul - în special, costul extinderii până la punctul în care va avea un impact mare. Într-un raport din 2023 al Grupului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice, captarea carbonului a fost evaluată drept una dintre cele mai puțin eficiente și cele mai scumpe mijloace de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră, clasându-se cu mult sub opțiuni precum eolian, solar, geotermal și nuclear putere.

O preocupare conexă este că accentul pus pe captarea carbonului întârzie inutil trecerea de la combustibilii fosili la energie regenerabila surse. Ca articol din 2021 în MIT Technology Review spune: „Zgomotul, știrile și hype-ul alimentează percepția conform căreia eliminarea carbonului va fi ieftină, simplă, scalabilă și de încredere – pe niciuna dintre ele nu putem conta.”

Grupul de advocacy Food & Water Watch este mai direct: „Captarea și stocarea carbonului (CCS) este cea mai mare schemă a industriei combustibililor fosili care trebuie să convingă. oamenilor că criza climatică poate fi rezolvată în funcție de ceea ce vând.” Acesta numește CCS „fals”, „ulei de șarpe”, „o înșelătorie” și „un marketing truc.”

Istoria captării carbonului

Captarea carbonului datează cel puțin din anii 1920, când foroarele de petrol și gaze au început să separe dioxidul de carbon de gazul metan, pe care îl puteau vinde. Dar se pare că a prins mai larg în anii 1970, când foratorii au început să-l injecteze în puțurile de petrol pentru a ajuta procesul de extracție a petrolului. Acest lucru a fost cunoscut sub numele de recuperare îmbunătățită a uleiului.

Ideea a câștigat un oarecare impuls în anii 1980 și 1990, pe măsură ce impactul dioxidului de carbon asupra mediului a devenit mai cunoscut. Chiar și așa, progresul a fost lent. Astăzi, există aproximativ 40 de facilități comerciale CCUS în funcțiune la nivel mondial, conform Agenției Internaționale pentru Energie, plus „peste 500 de proiecte în diferite stadii de dezvoltare”.

Viitorul captării carbonului

În timp ce captarea carbonului are multe critici, alții o consideră cel puțin o măsură intermediară utilă. După cum spune Agenția Internațională pentru Energie, sistemele CCUS „pot fi adaptate la instalațiile electrice și industriale existente, permițând funcționarea continuă a acestora. Poate aborda emisiile în sectoare greu de redus, în special în industriile grele precum cimentul, oțelul sau produsele chimice.” Organizația spune că CCUS poate, de asemenea, „elimina CO₂ din aer pentru a echilibra emisiile care sunt inevitabile sau dificil de redus din punct de vedere tehnic.”

Un articol de opinie de pe site-ul Forumului Economic Mondial notează că „Oamenii de știință din domeniul climei susțin că este imposibil să se atingă ținte de zero [carbon] fără implementarea CCUS la scară globală largă”. Dar, adaugă, „deficiențele acestor tehnologii, inclusiv costurile ridicate și eficiența scăzută, trebuie abordate înainte ca CCUS să poată fi implementat la scară și transformat într-un climat eficient. soluţie."

În S.U.A., Legea privind investițiile în infrastructură și locurile de muncă, adoptată în 2021, a alocat peste 12 miliarde de dolari pentru proiecte CCUS - bani care sunt cheltuiți treptat. În august 2023, de exemplu, Departamentul de Energie (DOE) a anunțat că investește până la 1,2 USD miliarde în două instalații de captare directă a aerului la scară comercială, una în Louisiana și cealaltă în Texas. DOE a spus că investiția „are ca scop să lanseze o rețea națională de site-uri de îndepărtare a carbonului la scară largă pentru a aborda poluarea moștenită cu dioxid de carbon și pentru a completa reducerea rapidă a emisiilor”.

Concluzia

Captarea și stocarea carbonului (CCS) este una dintre tehnologiile care pot ajuta în lupta împotriva încălzirii globale continue. Avocații îl consideră o măsură intermediară utilă, dar criticii pun la îndoială atât costul, cât și eficacitatea acesteia.