Perzyński: Po słowach Muska świat znów zainteresował się CCS

29 stycznia 2021, 07:31 Energetyka
Zanieczyszczenia, emisje, dym

W zeszłym tygodniu prezes Tesli i najbogatszy człowiek na świecie Elon Musk zapowiedział, że wyznacza nagrodę stu milionów dolarów za wynalezienie opłacalnej technologii wychwytywania dwutlenku węgla. Te słowa na nowo rozpaliły debatę o tym sposobie ograniczania zmian klimatu. Warto przypomnieć w jakiej postaci i gdzie już teraz jest stosowane to rozwiązanie – pisze Michał Perzyński, redaktor BiznesAlert.pl.

Carbon Capture and Storage

Wychwytywanie i geologiczne składowanie dwutlenku węgla (CCS) to technika wychwytywania dwutlenku węgla emitowanego z dużych źródeł punktowych, takich jak elektrownie, sprężania go i transportu do odpowiedniego miejsca składowania, gdzie jest wtryskiwany do ziemi. Technologia ta ma znaczący potencjał, aby pomóc w łagodzeniu zmian klimatu, szczególnie w krajach o dużych złożach paliw kopalnych i szybko rosnącym zapotrzebowaniu na energię. Zanim będzie można składować dwutlenek węgla z elektrowni i innych źródeł punktowych, należy go wychwycić i pozbawić większości powiązanych substancji. Nie jest to nowa technologia, ponieważ CO2 jest rutynowo oddzielany i wychwytywany jako produkt uboczny procesów przemysłowych. Wychwycony dwutlenek węgla należy następnie zmagazynować (w postaci sprzężonej) i przetransportować na miejsce sekwestracji. CO2 może być składowany w formacjach geologicznych, w tym w złożach ropy i gazu, pokładach węgla, których nie da się wydobyć, oraz w głębokich zbiornikach solankowych. W sprawozdaniu specjalnym z 2005 roku dotyczącym CCS, sporządzonym przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu, stwierdzono, że odpowiednio wybrane i zarządzane zbiorniki geologiczne „z dużym prawdopodobieństwem” zatrzymają ponad 99 procent sekwestrowanego CO2 przez ponad sto lat.

Koszt wychwytywania i składowania pozostaje istotną barierą dla CCS. Ponieważ spaliny z elektrowni opalanych węglem lub gazem zawierają stosunkowo niskie stężenia CO2 (10–12 procent w przypadku węgla i około 3–6 procent w przypadku gazu), ilość energii potrzebnej do wychwycenia gazu powoduje, że proces jest drogi. Mimo to we wniosku Komisji Europejskiej dotyczącym ram polityki klimatyczno-energetycznej do 2030 roku uznano rolę CCS w osiąganiu długoterminowego celu UE w zakresie redukcji emisji. W energochłonnych i wysokoemisyjnych gałęziach przemysłu UE potrzebne są znaczne ograniczenia emisji. Ponieważ teoretyczne granice wydajności są osiągane, a emisje związane z procesami są nieuniknione w niektórych sektorach, CCS może być jedyną dostępną opcją redukcji bezpośrednich emisji z procesów przemysłowych na wymaganą skalę w dłuższej perspektywie.

Chmiel: Europa chce składować dwutlenek węgla, a powinna stawiać OZE

Projekty w Australii i Kanadzie

Na świecie już teraz funkcjonują projekty CCS. Między innymi jeden z nich znajduje się w Australii – w 2008 roku otwarty tam został Federalny pierwszy projekt geosekwestracji na półkuli południowej. Jednostka taka znajduje się w pobliżu Nirranda South w południowo-zachodniej Wiktorii i jest własnością CO2CRC Limited, czyli organizacji badawczej to non-profit wspieranej przez rząd i sektor prywatny. W ramach projektu zmagazynowano i monitorowano ponad 80 000 ton gazu bogatego w dwutlenek węgla, który został wydobyty ze złoża gazu ziemnego przez odwiert, a następnie sprężony i przesłany rurociągiem o długości 2,25 km do nowego odwiertu. Tam gaz został wtłoczony do wyczerpanego złoża gazu ziemnego około dwóch kilometrów pod ziemią. Projekt przeszedł do drugiego etapu i polega na badaniu wychwytywania dwutlenku węgla w solankowej warstwie wodonośnej 1500 metrów pod powierzchnią.

Tymczasem rząd Kanady przeznaczył 1,8 miliarda dolarów na finansowanie różnych projektów CCS w ciągu ostatniej dekady. Tamtejszy stan Alberta przeznaczył 170 milionów dolarów w latach 2013/2014 – i łącznie 1,3 miliarda dolarów w ciągu 15 lat na sfinansowanie dwóch dużych projektów CCS, które pomogą zmniejszyć emisje CO2 z rafinacji piasków roponośnych. Projekt Alberta Carbon Trunk Line (ACTL), którego pionierem jest Enhance Energy, składa się z 240-kilometrowego rurociągu, który zbiera dwutlenek węgla z różnych źródeł w Albercie i transportuje go na pola naftowe Clive w celu wykorzystania we wzmocnionym odzyskiwaniu ropy i stałym składowaniu. ACTL to obecnie największy projekt wychwytywania i sekwestracji dwutlenku węgla na świecie, z szacowaną pełną zdolnością wychwytywania 14,6 Mtpa. Z kolei Quest Carbon Capture and Storage Project opracowany przez Shell do wykorzystania w Athabasca Oil Sands Project został ukończony w 2015 roku. Znajduje się on w Albercie w Kanadzie, a w jego ramach produkowany jest wodór w celu uszlachetnienia bitumu z piasków roponośnych w syntetyczną ropę naftową. Metanowe jednostki parowe, które wytwarzają wodór, również emitują CO2 jako produkt uboczny. Później wychwytuje się CO2 z jednostki metanu parowego za pomocą technologii absorpcji aminy, a wychwycony dwutlenek węgla jest następnie transportowany do Fort Saskatchewan, gdzie jest wtryskiwany do formacji skalnej o nazwie Basal Cambrian Sands w celu trwałej sekwestracji.

Chmiel: Jak uwięzić emisje CO2 w skałach? Bazalt zamiast CCS?

Inwestycje Chin i Niemiec

Ze względu na duże złoża w północnych Chinach węgiel stanowi około 60 procent zużycia energii w tym kraju. Większość emisji CO2 w Państwie Środka pochodzi albo z elektrowni opalanych węglem, albo z procesów przemiany węgla na chemikalia (np. produkcja syntetycznego amoniaku, metanolu, nawozów, gazu ziemnego i CTL). Według Międzynarodowej Agencji Energii około 385 z 900 gigawatów mocy w Chinach opalanych węglem znajduje się w pobliżu miejsc odpowiednich do składowania dwutlenku węgla. Aby je wykorzystać i zmniejszyć emisje dwutlenku węgla, Chiny rozpoczęły opracowywanie kilku projektów CCS. Trzy takie obiekty już działają lub znajdują się na późnym etapie budowy, ale projekty te pobierają CO2 z przetwarzania gazu ziemnego lub produkcji petrochemicznej. Co najmniej osiem kolejnych obiektów jest na wczesnym etapie planowania i rozwoju, z których większość będzie wychwytywać emisje z elektrowni..

Z kolei w niemieckim obszarze przemysłowym Schwarze Pumpe, znajduje się pierwsza na świecie demonstracyjna elektrownia węglowa CCS, elektrownia Schwarze Pumpe. Mini instalacja pilotażowa jest obsługiwana przez kocioł tlenowo-paliwowy firmy Alstom i jest również wyposażona w urządzenie do oczyszczania gazów spalinowych w celu usunięcia popiołu lotnego i dwutlenku siarki. Elektrownia o mocy 30 megawatów jest projektem pilotażowym, który ma służyć jako prototyp przyszłej mocy na pełną skalę. Nie obyło się jednak bez krytyki – niemiecka organizacja ekologiczna BUND nazwała to „listkiem figowym”. Program CCS w Schwarze Pumpe zakończył się w 2014 roku ze względu na nierentowne koszty i zużycie energii. Ponadto w Jänschwalde w Niemczech trwają prace nad blokiem tlenowo-paliwowym o mocy cieplnej 650 MW ciepła. Ma tam zastosowanie technologia wychwytywania po spalaniu.

Chmiel: Czy CCS ma jakąkolwiek przyszłość?

Działania Microsoftu

Również firmy spoza ścisłej branży energetycznej interesują się technologiami CCS. W zeszłym roku Microsoft podpisał protokół ustaleń z norweskim Equinorem w celu zbadania możliwości wykorzystania magazynu dwutlenku węgla. Amerykański gigant komputerowy zobowiązał się w styczniu do usunięcia takiej ilości CO2 do 2050 roku, by uwzględnić wszystkie jego emisje od czasu jego powstania w 1975 roku, oraz do zainwestowania 1 miliarda dolarów w technologię składowania dwutlenku węgla. Microsoft zostanie partnerem technologicznym w projekcie Northern Lights, będącym częścią szerszych wysiłków Norwegii na rzecz rozwoju technologii wychwytywania dwutlenku węgla w zakładach przemysłowych i przechowywania CO2 pod dnem morskim. – Naszym celem jest nie tylko wniesienie wkładu w naszą technologię i know-how, ale także zbadanie, w jaki sposób nowe rozwiązania, takie jak projekt Northern Lights, mogą pomóc nam osiągnąć nasze własne cele dotyczące ujemnego poziomu emisji dwutlenku węgla do 2030 roku – powiedział w oświadczeniu prezes firmy Microsoft, Brad Smith.

Projekt Northern Lights jest realizowany we współpracy z Shellem i Total. Rząd norweski ma pokryć około 80 procent kosztu pierwszego etapu złoża CO2 w wysokości 6,9 miliarda koron (751 milionów dolarów), który byłby w stanie składować 1,5 miliona ton CO2 rocznie. – Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS) to sprawdzona technologia, która może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji energetyki i gałęzi przemysłu w różnych sektorach, aby osiągnąć międzynarodowe cele klimatyczne – powiedziała Irene Rummelhoff, dyrektor wykonawczy Equinor. Szef Microsoftu powiedział na konferencji prasowej, że ważne jest znalezienie nowych sposobów płacenia za usuwanie dwutlenku węgla i jego trwałe przechowywanie. – Właśnie dlatego ta nowa technologia ma tak kluczowe znaczenie dla firmy takiej jak Microsoft. Wierzę, że będziemy jedną z wielu firm, które będą chciały zakupić usługi usuwania, wychwytywania i składowania węgla – powiedział.

Chmiel: Europa chce składować dwutlenek węgla, a powinna stawiać OZE