Wychwytywanie dwutlenku węgla z powietrza lub instalacji przemysłowych i jego recykling brzmi jak idealne rozwiązanie klimatyczne. Gaz cieplarniany pozostaje z dala od atmosfery, gdzie może ogrzać planetę, i pozwala uniknąć użycia większej ilości paliw kopalnych. Tyle, że nie wszystkie projekty wychwytujące emisję dwutlenku węgla oferują takie same korzyści ekonomiczne i środowiskowe. W rzeczywistości niektóre mogą pogorszyć zmiany klimatyczne na łamach the Conversation pisze profesor zaawansowanych badań w energetyce. Kieruję Global CO2 Initiative na Uniwersytecie Michigan, gdzie moi koledzy i ja uczymy się, jak wykorzystać wychwytywany dwutlenek węgla w sposób, który pomaga chronić klimat. Aby pomóc dowiedzieć się, które projekty się opłacą i ułatwić te wybory, nakreśliliśmy zalety i wady najczęstszych źródeł CO2 i jego zastosowań.
Węgiel odgrywa kluczową rolę w wielu obszarach naszego życia. Od niego zależą takie materiały jak nawozy, paliwo lotnicze, tekstylia, detergenty i wiele innych. Lata badań i zmiany klimatyczne, których świat już doświadcza, jasno pokazały jednak, że ludzkość musi pilnie zakończyć stosowanie paliw kopalnych i usunąć nadmiar CO2 z atmosfery i oceanów, który powstał w wyniku ich użycia.
W niektórych obszarach, takich jak np. energetyka, węgiel można stosunkowo prosto zastąpić bezemisyjnymi alternatywami, jednak jest wiele zastosowań – takich jak paliwo lotnicze lub tworzywa sztuczne – gdzie węgiel będzie znacznie trudniejszy do wyeliminowania. I po to opracowywane są technologie wychwytywania i recyklingu dwutlenku węgla. Spośród wszystkich opcji wykorzystania przechwyconego CO2, moi koledzy i ja preferujemy używanie go jako surowiec do produkcji, ale przyjrzyjmy się wszystkim możliwościom.
Najlepsze i najgorsze przypadki CCUS
W przypadku każdej metody kluczowej są jej konsekwencje środowiskowe i parametry ekonomiczne. W najlepszych przypadkach proces pozostawi mniej CO2 w środowisku niż wcześniej. Dobrym na to przykładem jest wykorzystanie wychwyconego CO2 do produkcji materiałów budowlanych, takich jak beton. Usuwa dwutlenek węgla z atmosfery i tworzy produkt, który ma wartość ekonomiczną.
Kilka metod jest neutralnych pod względem emisji dwutlenku węgla, co oznacza, że nie dodają nowego CO2 do środowiska. Na przykład, podczas korzystania z CO2 wychwytywanego z powietrza lub oceanów i przekształcania go w paliwo lub żywność, węgiel powraca do atmosfery, ale użycie wychwytywanego węgla pozwala uniknąć potrzeby nowego węgla z paliw kopalnych. Inne kombinacje są jednak szkodliwe, ponieważ zwiększają ilość CO2 w środowisku. Doskonałym przykładem jest popularne przechowywanie go w podziemnych składowiskach.
Podziemne magazynowanie węgla plusy i minusy
Od lat działają instalacje wychwytujące nadmiar CO2 i przechowujące go pod ziemią w naturalnych strukturach porowatych skał, takich jak głębokie zbiorniki solne, bazalt lub kawerny pozostałe po wydobyciu ropy naftowej lub gazu. Nazywa się to wychwytywaniem i sekwestracją dwutlenku węgla (CCS). Jeśli zostanie wykonany prawidłowo, składowanie geologiczne może trwale usunąć duże ilości CO2 z atmosfery.
Kiedy CO2 jest wychwytywany z powietrza, wody lub biomasy bilans węglowy jest ujemny – mniej CO2 pozostaje w powietrzu. Jednakże, jeśli CO2 pochodzi z nowych emisji paliw kopalnych, na przykład elektrowni węglowej lub gazowej, neutralność węglowa nie jest możliwa. Żadna technologia wychwytywania dwutlenku węgla nie działa bowiem ze 100 proc. wydajnością, a część CO2 zawsze przedostaje się w powietrze. Wychwytywanie CO2 jest również kosztowne. Jeśli nie ma produktu do sprzedania, podziemne przechowywanie może stać się kosztowną usługą ostatecznie objętą podatkami lub opłatami, podobną do płacenia za utylizację śmieci.
Porównanie CCUS według źródła i sposobu wykorzystania
Wartość sposobu wychwytywania i wykorzystania lub sekwestracji CO2 w dużym stopniu zależy od źródła – paliwa kopalne, biomasa, powietrze, ocean etc. – oraz sposobu jego przechowywania lub użycia.
Jednym ze sposobów na obniżenie kosztów jest sprzedaż wychwytywanego CO2 firmom wydobywającym ropę naftową – to powszechna praktyka, w ramach której przechwycone CO2 zatłacza się w pole naftowe, aby więcej ropy wypchnąć z ziemi. Chociaż oczekuje się, że większość CO2 pozostanie pod ziemią, rezultatem jest większa ilość paliw kopalnych, które ostatecznie wyślą więcej dwutlenku węgla do atmosfery, eliminując korzyści dla środowiska.
Wykorzystanie przechwyconego węgla do żywności i paliwa
Krótkotrwałe materiały wykonane z CO2 obejmują paliwa lotnicze, żywność, leki i płyny robocze stosowane w obróbce metali. Te przedmioty nie są szczególnie trwałe i wkrótce rozkładają się, ponownie uwalniając dwutlenek węgla. Ale ich sprzedaż daje wartość ekonomiczną, pomagając opłacić koszty procesu wychwytywania i przetwarzania CO2. Może n zostać ponownie wychwycony z powietrza i wykorzystany do wytworzenia przyszłej generacji produktów, które stworzyłyby zrównoważoną i cyrkularną gospodarkę węglową. Jednak działa to tylko wtedy, gdy CO2 jest wychwytywany z powietrza lub oceanów. Jeśli CO2 pochodzi z paliw kopalnych, jest to nowy w bilansie węglowym i zostanie dodany do środowiska, gdy produkty się rozkładają. Nawet więc jeśli zostanie ponownie uchwycony negatywnie wpłynie to klimat.
Przechowywanie węgla w materiałach, takich jak beton
Niektóre minerały i odpady mogą przekształcać CO2 w wapień lub inne materiały skalne. Stworzone w ten sposób minerły mogą być bardzo trwałe, o żywotności dłuższej niż 100 lat. Dobrym przykładem jest cement. CO2 może reagować z cząstkami w betonie, powodując jego mineralizację w postaci stałej. Rezultatem jest użyteczny produkt, który można sprzedać zamiast przechowywać pod ziemią. Inne trwałe produkty obejmują kruszywa stosowane w budownictwie drogowym, włókno węglowe stosowane w zastosowaniach motoryzacyjnych, lotniczych i obronnych, a także niektóre polimery. Materiały te zapewniają najlepsze korzyści środowiskowo-ekonomiczne, gdy są wykonane z CO2 wychwytywanego z atmosfery, a nie pochodzącego ze spalania paliw kopalnych.
Mądrze wybieraj swoje projekty węglowe
CCUS może być użytecznym rozwiązaniem, a rządy zaczęły inwestować miliardy dolarów w jego rozwój. Proces ten musi być ściśle monitorowany, aby zapewnić, że technologie wychwytywania dwutlenku węgla nie opóźnią stopniowego wycofywania paliw kopalnych. Trzeba wykorzystać najlepszą kombinację źródeł CO2 i sposobów jego wykorzystania. Tak aby wypracować metody łatwe do skalowania i przystępne kosztowo z punktu widzenia społeczeństwa. Ponieważ zmiany klimatu są tak złożonym problemem, który szkodzi ludziom na całym świecie i obciąża przyszłe pokolenia, uważam, że konieczne jest, aby działania były nie tylko szybkie, ale także dobrze przemyślane i bazujące na dowodach.
Autor: profesor zaawansowanych badań w energetyce, Dyrektor Global CO2 Initiative, University of Michigan
Artykuł pochodzi z serwisu The Conversation i został opublikowany w oparciu o licencję Creative Commons. Przejdź do oryginalnego artykułu
Jeszcze nie dodano komentarza!