Zachytávanie a ukladanie uhlíka: Čo to je a ako to funguje
Zachytávanie a skladovanie uhlíka (CCS) je proces oddeľovania a ukladania oxidu uhličitého emitovaného počas určitých priemyselných procesov
Čo je zachytávanie uhlíka?
Zachytávanie uhlíka sa týka rôznych techník, ktoré sa používajú na zachytávanie oxidu uhličitého (CO2) produkované elektrárňami a inými priemyselnými zariadeniami, zvyčajne predtým, ako sa môže dostať do atmosféry a prispieť ku globálnemu otepľovaniu. Oxid uhličitý, ktorý bol zachytený jednou z týchto metód, sa buď recykluje na iné účely, alebo sa skladuje tam, kde nemôže uniknúť – proces známy ako sekvestrácia uhlíka.
Kľúčové poznatky
- Zachytávanie a ukladanie uhlíka (CCS) je proces zachytávania oxidu uhličitého (CO2), silný skleníkový plyn a sekvestruje ho, zvyčajne hlboko pod zemou.
- Súvisiaci proces – zachytávanie, využitie a skladovanie uhlíka (CCUS) – nachádza produktívne využitie zachyteného plynu.
- Spojené štáty a ďalšie vlády v súčasnosti vynakladajú miliardy dolárov na vývoj zariadení na zachytávanie a ukladanie uhlíka.
- Kritici tvrdia, že peniaze by sa dali lepšie minúť inde, napríklad na rozvoj obnoviteľných zdrojov energie.
Ako funguje zachytávanie uhlíka
Existuje niekoľko rôznych technológií, ktoré sa používajú alebo sa vyvíjajú na zachytávanie uhlíka. Zahŕňajú:
Zachytávanie uhlíka po spaľovaní: Táto technológia, ktorá sa dnes používa v najširšom rozsahu, zhromažďuje emisie dymových plynov, nazývané spaliny, predtým, ako sa môžu dostať do ovzdušia. V jednej technike, nazývanej adsorpcia alebo absorpcia, sa emisie privádzajú potrubím do zariadenia nazývaného absorbér, kde sa uhlík oxid uhličitý interaguje s chemickými rozpúšťadlami, ktoré ho absorbujú, čo umožňuje jeho oddelenie od ostatných zložiek plynov, ktoré sú potom prepustený. Oxid uhličitý a rozpúšťadlo sa potom oddelia, aby sa rozpúšťadlo mohlo znovu použiť, po čom sa oxid uhličitý stlačí na prepravu a skladovanie.
Zachytenie pred spaľovaním: Tento proces odstraňuje oxid uhličitý zo zdroja paliva pred jeho úplným spálením.
Zachytávanie kyslíkovo-palivového spaľovania: Pri tejto forme zachytávania sa palivo spaľuje v atmosfére takmer čistého kyslíka, a nie v bežnom vzduchu, čím vzniká vysoko koncentrovaná forma oxidu uhličitého, ktorý sa ľahšie zachytáva.
Priame zachytávanie vzduchu: Na rozdiel od prvých troch metód, ktoré sa všetky odohrávajú pri zdroji emisií, priame zachytávanie vzduchu sa pokúša vytiahnuť oxid uhličitý zo vzduchu kdekoľvek sa nachádza. Obrovské ventilátory na to nasávajú vzduch do zariadenia nazývaného kolektor, kde sa potom oxid uhličitý oddelí prostriedkami podobnými zachytávaniu po spaľovaní. Táto technika je do značnej miery stále v experimentálnej fáze.
Typy ukladania uhlíka
Po úspešnom zachytení oxidu uhličitého je ďalšou otázkou, čo s ním robiť? Jednou z možností je uskladnenie alebo sekvestrácia, kde pravdepodobne nepoškodí ovzdušie. Existujú dva základné typy skladovania: geologické a biologické.
Geologické uloženie: Pri geologickom skladovaní sa zachytený oxid uhličitý vstrekuje hlboko pod zem potom, čo sa zahreje a natlakuje na „superkritický“ oxid uhličitý. Ako Ministerstvo energetiky USA vysvetľuje, superkritický CO2 „má niektoré vlastnosti ako plyn a niektoré vlastnosti ako kvapalina. Najmä je hustý ako kvapalina, ale má viskozitu ako plyn. Hlavnou výhodou skladovania CO2 v superkritickom stave je, že požadovaný skladovací objem je podstatne menší, ako keby CO2 boli v podmienkach „štandardného“ (izbového) tlaku“. Spoločnosť CO2 je uväznený pod vrstvami hornín.
Biologické skladovanie: Biologické skladovanie sa spolieha na prirodzené procesy na zachytávanie a ukladanie oxidu uhličitého, ako je napríklad výsadba lesy, kde ho stromy a iné rastliny budú absorbovať a zadržiavať, ako aj produkovať kyslík prostredníctvom procesu fotosyntéza.
Carbon Capture & Storage (CCS) vs. Zachytávanie, využitie a skladovanie uhlíka (CCUS)
Namiesto jednoduchého zachytávania a pochovávania oxidu uhličitého prostredníctvom procesu zachytávania a ukladania uhlíka (CCS), niektorí technológie umožňujú jeho produktívne využitie – proces známy ako zachytávanie, využitie a ukladanie uhlíka (CCUS).
Podľa Environmental Solutions Initiative na Massachusetts Institute of Technology (MIT) niektoré zachytili oxid uhličitý sa čerpá do ropných vrtov ako spôsob, ako „vyplaviť ťažko ťažiteľnú ropu“. Okrem toho sa používa v niektorých skleníkoch na pomoc pri raste rastliny. Medzi ďalšie potenciálne použitia patrí „sústruženie CO2 na plasty, stavebné materiály ako cement a betón, palivá, futuristické materiály ako uhlíkové vlákna a grafén a dokonca aj výrobky pre domácnosť, ako je jedlá sóda, bielidlo, nemrznúca zmes, atramenty a farby.“ Žiadny z nich nie je vo veľkovýrobe ešte.
Výhody a nevýhody zachytávania uhlíka
Hlavnou výhodou zachytávania uhlíka je, že má potenciál spomaliť a prípadne zvrátiť akumuláciu oxid uhličitý v zemskej atmosfére, ktorý je hlavnou príčinou globálneho otepľovania, klimatických zmien a všetkých ich nebezpečenstiev póza.
Hlavnou nevýhodou v tomto bode sú náklady – najmä náklady na škálovanie až do bodu, kedy to bude mať veľký vplyv. V správe Medzivládneho panelu o zmene klímy z roku 2023 bolo zachytávanie uhlíka hodnotené ako jedno z najmenej účinných a najdrahší spôsob znižovania emisií skleníkových plynov, ktorý sa radí ďaleko pod možnosti, ako je veterná, solárna, geotermálna a jadrová energia moc.
Súvisiaca obava je, že dôraz na zachytávanie uhlíka zbytočne odďaľuje prechod z fosílnych palív na obnoviteľná energia zdrojov. Ako článok z roku 2021 v MIT Technology Review povedal: „Hluk, správy a humbuk podporujú dojem, že odstraňovanie uhlíka bude lacné, jednoduché, škálovateľné a spoľahlivé – na nič z toho sa nemôžeme spoľahnúť.“
Advokátska skupina Food & Water Watch je otvorenejšia: „Zachytávanie a ukladanie uhlíka (CCS) je najväčším plánom priemyslu fosílnych palív, ktorý sa zatiaľ nepodarilo presvedčiť. ľudí, že klimatickú krízu možno vyriešiť a pritom stále závisieť od toho, čo predávajú.“ CCS nazýva „falošný“, „hadí olej“, „podvod“ a „marketing“. trik.“
Solárna a veterná energia sú hlavnými potenciálnymi prispievateľmi k čistému zníženiu emisií do roku 2030, po ktorých nasleduje zníženie metánu z uhlia, ropy a plynu.
História zachytávania uhlíka
Zachytávanie uhlíka sa datuje prinajmenšom do 20. rokov 20. storočia, keď ropné a plynové vrtáky začali oddeľovať oxid uhličitý od metánu, ktorý mohli predávať. Zdá sa však, že sa v širšom meradle uchytil v 70. rokoch, keď ho vrtári začali vstrekovať do ropných vrtov, aby pomohli pri procese ťažby ropy. Toto bolo známe ako zvýšená regenerácia ropy.
Myšlienka nabrala na obrátkach v 80. a 90. rokoch 20. storočia, keď sa vplyv oxidu uhličitého na životné prostredie dostal do širšieho povedomia. Napriek tomu bol pokrok pomalý. Podľa Medzinárodnej agentúry pre energiu je dnes na celom svete v prevádzke približne 40 komerčných zariadení CCUS a „viac ako 500 projektov v rôznych štádiách vývoja“.
Budúcnosť zachytávania uhlíka
Zatiaľ čo zachytávanie uhlíka má veľa kritikov, iní ho považujú aspoň za užitočné dočasné opatrenie. Ako uvádza Medzinárodná agentúra pre energiu, systémy CCUS „môžu byť dodatočne vybavené existujúcimi elektrárňami a priemyselnými zariadeniami, čo umožňuje ich nepretržitú prevádzku. Dokáže sa vysporiadať s emisiami v odvetviach, ktoré je ťažké znížiť, najmä v ťažkom priemysle, ako je cement, oceľ alebo chemikálie. Organizácia hovorí, že CCUS môže tiež „odstrániť CO2 z ovzdušia, aby sa vyrovnali emisie, ktorým sa nedá vyhnúť alebo je technicky ťažké ich znížiť.“
Stanovisko na webovej stránke Svetového ekonomického fóra uvádza, že „Klimatickí vedci tvrdia, že nie je možné dosiahnuť ciele s nulovou čistotou [uhlíku] bez nasadenia CCUS v širokom globálnom meradle. Dodáva však: „Nedostatky týchto technológií, vrátane vysokých nákladov a nízkej účinnosti, je potrebné vyriešiť skôr, ako bude možné CCUS nasadiť vo veľkom meradle a premeniť na efektívnu klímu. Riešenie."
V USA, Zákon o investíciách do infraštruktúry a pracovných miestach, ktorý prešiel v roku 2021, vyčlenil viac ako 12 miliárd dolárov na projekty CCUS – peniaze, ktoré sa postupne míňajú. V auguste 2023 napríklad ministerstvo energetiky (DOE) oznámilo, že investuje až 1,2 USD miliárd v dvoch komerčných zariadeniach na priame zachytávanie vzduchu, jedno v Louisiane a druhé v Texase. DOE uviedla, že investícia "je zameraná na naštartovanie celoštátnej siete rozsiahlych miest na odstraňovanie uhlíka s cieľom riešiť staré znečistenie oxidom uhličitým a doplniť rýchle znižovanie emisií."
Je zachytávanie uhlíka dobrý nápad?
Umožnenie úniku oxidu uhličitého do atmosféry a zhoršenie globálneho otepľovania je určite a zlý nápad. Zachytávanie uhlíka je jedným z mnohých spôsobov, ako znížiť emisie uhlíka. Zástancovia tvrdia, že je to najlepšie dostupné riešenie na modernizáciu existujúcich priemyselných zariadení, aby sa menej znečisťovali pri spaľovaní fosílnych palív. Odporcovia tvrdia, že by bolo lepšie, keby rastliny jednoducho prešli na obnoviteľné zdroje energie. Kým to však nebude ekonomicky uskutočniteľné, zachytávanie uhlíka môže byť rovnako dobrý nápad ako ktorýkoľvek iný v takýchto situáciách.
Prečo sa zachytávanie uhlíka viac nepoužíva?
Zachytávanie uhlíka bolo pomalé z niekoľkých dôvodov. Jedným z nich je, že je to drahé, a pokiaľ nie sú znečisťovatelia zo zákona nútení dodržiavať alebo im neponúkajú finančné prostriedky stimuly zo strany vlády, existuje len málo dôvodov na to, aby investovali, iba ak by boli dobré firemných občanov. Ďalším dôvodom je, že veľká časť technológie, najmä priame zachytávanie vzduchu, je stále vo fáze vývoja. Zdá sa však, že zachytávanie uhlíka sa bude v budúcnosti pravdepodobne viac využívať.
Je skladovanie uhlíka v podzemí bezpečné?
Podľa ministerstva energetiky USA je skladovanie oxidu uhličitého v podzemí bezpečné. „Ropa, zemný plyn a prirodzene sa vyskytujúci oxid uhličitý (CO2) ložiská plynu boli prirodzene zachytené a uložené v podpovrchových geologických formáciách po milióny rokov,“ píše sa v nej,
„poskytovanie dôkazov, že je možné skladovať CO2 v podobných geologických formáciách počas veľmi dlhých časových období.“ V USA je za presadzovanie pravidiel o podzemnom skladovaní zodpovedná Agentúra na ochranu životného prostredia. Štáty majú tiež pravidlá.
Aj keď existujú určité obavy, že vstrekovanie oxidu uhličitého hlboko pod zem môže kontaminovať pitnú vodu alebo spôsobiť zemetrasenia Zdá sa, že konsenzus panuje v tom, že tieto relatívne vzdialené riziká sú viac než vyvážené výhodami zabránenia oxidu uhličitého atmosféru.
Spodný riadok
Zachytávanie a ukladanie uhlíka (CCS) je jednou z technológií, ktoré môžu pomôcť v boji proti pokračujúcemu globálnemu otepľovaniu. Obhajcovia to považujú za hodnotné dočasné opatrenie, ale kritici spochybňujú jeho náklady aj účinnosť.