Izdvajanje i spremanje ugljikovog dioksida

Izdvajanje i spremanje ugljikovog dioksida (eng. Carbon capture and storage - CCS) je tehnologija za smanjenje emisije CO₂ u atmosferu nastalog uporabom fosilnih izvora energije. Njome se ublažava utjecaj korištenja fosilnih goriva na globalno zatopljenje. Ugljikov dioksid (CO₂) se izdvaja iz dimnih plinova koncentriranih izvora, kao što su termoelektrane na fosilna goriva i sprema tako da ne ulazi u atmosferu. Elektrane CCS-om mogu smanjiti emisiju CO₂ 80-90%. Takav oblik smanjenja emisije CO₂ je relativno nov, prvi komercijalni primjer datira iz 2000. i nalazi se u Weyburnu.

Shematski prikaz hvatanja ugljičnog dioksida iz termoelektrane na ugljen

Izdvajanje i komprimiranje CO₂ zahtijeva mnogo energije i time povećava potrošnju goriva, procijenjeno je da bi potrošnja termoelektrane na ugljen porasla za 25-40%, a time bi porasla i cijena proizvedene energije za 21-91% (ovo su procjene za elektrane koje su blizu mjesta na kojem će se spremati CO₂, s povećanjem udaljenosti cijena bi dodatno rasla).

Izdvajanje

Izdvajanje CO₂ je primjenjivo na velikim izvorima emisije, kao što su velike elektrane na fosilna goriva ili biomasu, industrijska postrojenja koja ispuštaju znatne količine CO₂, postrojenja za čišćenje zemnog plina itd.

Postoje tri osnovna načina izdvajanja CO₂:

• izdvajanje poslije izgaranja - CO₂ se izdvaja iz dimnih plinova;

• izdvajanje prije izgaranja - fosilno gorivo se prije izgaranja djelomično oksidira i nastaje mješavina ugljikovog monoksida, vode i vodika. Daljnjom pretvorbom vode i monoksida dobiva se CO₂ i još vodika. Dobiveni CO₂ se izdvaja prije izgaranja i tako se sprječava njegova pojava u dimnim plinovima;

• izgaranje u čistom kisiku - gorivo ne izgara u zraku nego u čistom kisiku čime se postiže da u dimnim plinovima budu samo CO₂ i vodena para koja se uklanja hlađenjem i kondenzacijom. Nakon toga CO₂ je gotovo čist pa se može transportirati i spremiti.

U ranoj su fazi razvoja još neke tehnologije izdvajanja CO₂, primjerice izdvajanje CO₂ iz atmosferskog zraka čime bi se kompenzirali nelokalizirani izvori emisija (automobili, avioni itd.)

Transport

Nakon izdvajanja, CO₂ se mora transportirati do mjesta pohrane. Najjeftiniji način prijenosa je transport cjevovodima. SAD je već 2008. imao oko 5800 kilometara cjevovoda za transport CO₂ do starijih naftnih polja da bi se mogla povećati količina izvađene sirove nafte. Ta se tehnologija zove EOR (Enhanced Oil Recovery).

Spremanje

Osmišljeni su različiti oblici trajne pohrane CO₂: u plinovitom stanju u unutrašnjosti zemlje, u tekućem stanju u oceanu i kruta pohrana u obliku karbonata.

Geološka pohrana

Ugljikov dioksid, najčešće nadkritičnog stanja, ubrizgava se izravno u podzemne šupljine. Kao mjesta spremanja, odnosno pohrane, preporučuju se naftna polja, plinska polja, porozne podzemne stijene i neiskoristiva nalazišta ugljena.

Ako su područja za pohranu dobro odabrana, konstruirana i upravljana, IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) procjenjuje da bi CO₂ u njima bio zadržan milijunima godina.

Pohrana u oceanu

Nekoliko je koncepata za pohranu CO₂ u oceanu:

• cjevovodom ili brodom ubrizgava se CO₂ u ocean na dubine između 1000-3000 metara gdje se otapa u morskoj vodi;

• CO₂ se ubrizgava na morske dubine veće od 3000 metara gdje se zbog visokog tlaka ukapljuje i postaje gušćim od vode, zbog čega se taloži na morskom dnu u obliku jezera. Pretpostavlja se da bi se tako odgodilo otapanje CO₂ u moru i atmosferi za tisuću godina;

• kemijskim reakcijama spojio bi se CO₂ s karbonatnim mineralima;

• CO₂ se sprema u krutim klatratima koji već postoje na oceanskom dnu.

Utjecaj ovakvog spremanja CO₂ je uglavnom negativan i nedovoljno istražen. Velike koncentracije CO₂ bi mogle ubiti organizme u oceanu te bi prije ili kasnije CO₂ ipak ušao u atmosferu. Osim toga otapanjem CO₂ povećat će se kiselost mora s još se neistraženim posljedicama.

Pohrana u mineralima

Temelji se na egzotermnoj reakciji CO₂ i dostupnog metalnog oksida, čime nastaje stabilni karbonat. Takvi se procesi odvijaju i u prirodi čime nastaju velike količine površinskog vapnenca. Reakcija bi se mogla ubrzati povišenjem temperature i/ili tlaka ili predobradom minerala, ali to zahtijeva dodatne količine energije. IPCC procjenjuje da bi elektrana opremljena takvim sustavom za pohranu CO₂ trošila 60-180% više energije od elektrane bez CCS-a.

Ograničenja u primjeni CCS-a

Povećanje potrošnje

Korištenje tehnologije izdvajanja i spremanja ugljikovog dioksida povećava potrošnu goriva za 10-40% i time zasjenjuje povećanje iskoristivosti koje je ostvareno razvojem tehnologije u posljednjih pedeset godina. Povećana potrošnja goriva za sobom vuče povećanje potrošnje resursa za otprilike jednu trećinu. Implementacijom CCS-a se smanjuje CO₂ emisija postrojenja za 85-90%, ali ona ne utječe na smanjenje emisije uzrokavane vađenjem ili transportom goriva, već ju povećava zbog ranije spomenutog rasta potrošnje.

Pohrana CO₂

Tehnologija pohrane CO₂ također predstavlja jedno realno ograničenje. Niti jedna od zasad razvijenih tehnologija ne garantira spremanje CO₂ bez potencijalnog propuštanja, a pretpostavlja se da bi i male stope propuštanja mogle ugroziti napore za ublažavanjem klimatskih promjena.

Visoki troškovi

Još jedno bitno ograničenje jest cijena. Greenpeace tvrdi da bi primjena CCS-a mogla rezultirati udvostručenjem troškova elektrana. Protivnici CCS-a prognoziraju da će ulaganja u takve tehnologije udaljiti novčana sredstva od drukčijih rješenja za ublažavanje klimatskih promjena.

Budućnost CCS-a u Hrvatskoj

Strategija energetskog razvoja Republike Hrvatske donesena 16. listopada 2009. predviđa da će tehnologije hvatanja ugljikovog dioksida i njegovog spremanja biti komercijalno dostupne za desetak godina. Strategija ističe potrebu da se pri izgradnji novih termoelektrana predvidi prostor za naknadnu nadogradnju postrojenja za izdvajanje CO₂.

Poveznice

Energetska politika