Η διατήρηση της ενέργειας και η μείωση των εκπομπών και η ανάληψη της πορείας της ανάπτυξης χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα είναι οι καλύτερες λύσεις για την παγκόσμια αλλαγή του κλίματος. Καθώς η παγκόσμια κατανάλωση άνθρακα συνεχίζει να αναπτύσσεται, ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι η ευρεία υιοθέτηση της τεχνολογίας σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα είναι πολύ σημαντική για τον στόχο του περιορισμού της υπερθέρμανσης του πλανήτη σε 2 βαθμούς. Ως εκ τούτου, στα μάτια των επιστημόνων σε όλο τον κόσμο, οι νέες τεχνολογίες για τη μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα αποτιμώνται όλο και περισσότερο, μεταξύ των οποίων η τεχνολογία σύλληψης άνθρακα και αποθήκευσης έχει αρχίσει να γίνεται ένα καυτό θέμα. Μεταξύ των διαφόρων μέτρων μείωσης των εκπομπών, η τεχνολογία σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα θεωρείται ότι είναι η "ενιαία τεχνολογία με τη μεγαλύτερη συμβολή". Προβλέπεται ότι η συμβολή της στη μείωση της παγκόσμιας εκπομπής θα φθάσει το 20%, οπότε έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή από όλες τις χώρες. Επί του παρόντος, υπάρχουν περισσότερα από 100 έργα τεχνολογίας συλλήψεων και αποθήκευσης άνθρακα ή πρόκειται να λειτουργούν σε όλο τον κόσμο.
Τεχνολογίες λήψης και αποθήκευσης άνθρακα
Ο καθηγητής Pan Weiping, διευθυντής του Ινστιτούτου Επιστήμης Καύσης και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Δυτικού Κεντάκυ, δήλωσε σε πρόσφατη συνέντευξη ότι η σύλληψη και η αποθήκευση του άνθρακα αναφέρεται σε μια τεχνολογία που συλλέγει διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από πηγές εκπομπών, όπως μεγάλες μονάδες παραγωγής ενέργειας, χάλυβα και χημικά φυτά και την αποθηκεύει με διάφορους τρόπους για να αποτρέψει την απελευθέρωσή του στην ατμόσφαιρα. Η τεχνολογία περιλαμβάνει τρεις συνδέσμους: σύλληψη διοξειδίου του άνθρακα, μεταφορά και αποθήκευση.
Η σύλληψη άνθρακα είναι η διαδικασία λήψης διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Υπάρχουν τρεις κύριοι τρόποι για τη σύλληψη διοξειδίου του άνθρακα: λήψη προ-συγκινήσεων, πλούσια καύση αερίου και σύλληψη μετά την ανάκαμψη. Ανεξάρτητα από τη μέθοδο σύλληψης που χρησιμοποιείται εν συντομία, συλλέγεται το αέριο που παράγεται από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και μετά από αποθαρρυντοποίηση, οξείδια αζώτου κλπ., Το διοξείδιο του άνθρακα διαχωρίζεται και συλλέγεται.
Το δεύτερο είναι η δέσμευση άνθρακα. Όταν το διοξείδιο του άνθρακα συλλαμβάνεται και συμπιεστεί, συμπιέζεται πίσω σε εξαντλημένα πεδία πετρελαίου ή σε άλλα ασφαλή υπόγεια θέσεις. "Για παράδειγμα, στη διαδικασία εξαγωγής πετρελαίου, το διοξείδιο του άνθρακα πρέπει να εγχυθεί πριν προκύψει το πετρέλαιο." Είπε ο Pan Weiping. Η έρευνα σχετικά με αυτή την τεχνολογία μπορεί να ανιχνευθεί από το 1975, όταν οι Ηνωμένες Πολιτείες εγχύθηκαν στο διοξείδιο του άνθρακα στο έδαφος για να αυξήσουν την παραγωγή πετρελαίου, αλλά μέχρι το 1989, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης άρχισε να το μελετά ως έργο προστασίας του περιβάλλοντος για την αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Δεν ήταν μέχρι τα τελευταία χρόνια ότι αυτή η τεχνολογία έλαβε περισσότερη προσοχή και έρευνα. Θεωρείται ένας αποτελεσματικός τρόπος για να μειωθεί άμεσα η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα.
Όσον αφορά τις συγκεκριμένες μεθόδους σύλληψης άνθρακα, υπάρχουν πλέον περισσότεροι από 1.100 θερμικοί σταθμοί θερμικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι οποίες συνήθως χρησιμοποιούν την τεχνολογία θεραπείας μετά τη συγκομιδή. Η Pan Weiping εισήγαγε ότι υπάρχουν δύο τύποι τεχνολογιών θεραπείας μετά την εμπιστοσύνη: η μία είναι η τεχνολογία οργανικής αμμωνίας, η οποία είναι σήμερα μια πιο ώριμη τεχνολογία, αλλά έχει επίσης μειονεκτήματα: η αποτελεσματικότητα της σύλληψης του διοξειδίου του άνθρακα είναι μόνο 90%και καταναλώνει πολλή ενέργεια.
Το δεύτερο είναι η τεχνολογία απορρόφησης αμμωνίας. Η αμμωνία συν διοξείδιο του άνθρακα γίνεται ένα μικρό λίπασμα αζώτου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα για τη γεωργική παραγωγή. Αλλά όχι κάθε θερμικός σταθμός παραγωγής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτήν την τεχνολογία. Περιορίζεται από την ποσότητα. Διαφορετικά, πού μπορούν να πωληθούν τόσα πολλά μικρά λιπάσματα αζώτου;
Το τρίτο είναι η τεχνολογία θεραπείας πριν από τη συναγερμό. Οι νέες θερμικές σταθμές ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτήν την τεχνολογία. Για παράδειγμα, ένας θερμικός σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας υπό κατασκευή στο Dongguan, Guangdong της Κίνας, χρησιμοποιεί την τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αεριοποίησης άνθρακα στο σύνολό της. Το πλεονέκτημά του είναι ότι ο άνθρακας είναι αεριοποιημένος πρώτα. Μετά την αεριοποίηση του άνθρακα, τα κύρια προϊόντα είναι το υδρογόνο, το μονοξείδιο του άνθρακα κ.λπ. και η καύση υδρογόνου δεν θα παράγει διοξείδιο του άνθρακα.
Ο Pan Weiping είπε: "Τώρα, πολλοί νεοδιορισμένοι θερμικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιούν μικτή καύση.
Η ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής
Η τεχνολογία Carbon Capture έχει χρησιμοποιηθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες από τη δεκαετία του 1930. Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα συλλαμβάνεται από χημικές αντιδράσεις στις καπνιστές των σταθμών και των εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής και στη συνέχεια απελευθερώνεται με θέρμανση των χημικών ουσιών. Το διοξείδιο του άνθρακα στη συνέχεια πιέζει για να γίνει υγρό και αντλείται μέσω αγωγών σε θέσεις αποθήκευσης. Οι θέσεις αποθήκευσης περιλαμβάνουν υπόγεια χαλίκια, υδροφόρους ορίζοντες και παλιά πεδία πετρελαίου.
Για δεκαετίες, οι πετρελαϊκές εταιρείες έχουν γεμίσει για το διοξείδιο του άνθρακα υπόγεια στο νοτιοδυτικό Κολοράντο και θα μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα μέσω αγωγών σε πετρελαϊκά πεδία στο δυτικό Τενεσί. Με την έγχυση διοξειδίου του άνθρακα, το ηλικιωμένο έλαιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή περισσότερου πετρελαίου και το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα θα αποθηκευτεί μόνιμα στο Τενεσί.
Στο Μισσούρι, ένας νέος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα θα αρχίσει να συλλέγει διοξείδιο του άνθρακα το 2015 και να το μεταφέρει σε πετρελαϊκά πεδία στο νότιο Μισσούρι μέσω ενός αγωγού σχεδόν 100 χιλιομέτρων. Η μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θα είναι επίσης το πρώτο εργοστάσιο στις Ηνωμένες Πολιτείες για την εφαρμογή της σύλληψης και της αποθήκευσης άνθρακα. Το έργο χρησιμοποιεί αέρια θερμοκηπίου που παράγονται από την καύση ορυκτών καυσίμων για να βοηθήσουν στην παραγωγή περισσότερων ορυκτών καυσίμων. Αν και αυτή η κίνηση απέχει πολύ από την ιδανική λύση για την αλλαγή του κλίματος, η ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου μπορεί να αποδείξει ότι η τεχνολογία σύλληψης και αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής.
"Τα ορυκτά καύσιμα δεν πηγαίνουν μακριά σύντομα", δήλωσε ο John Thompson, διευθυντής του έργου μετάβασης ορυκτών καυσίμων στην μη κερδοσκοπική Task Force Clean Air. "Αν θέλουμε να σταματήσουμε την υπερθέρμανση του πλανήτη, πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να χρησιμοποιήσουμε ορυκτά καύσιμα χωρίς να εκπέμπουν διοξείδιο του άνθρακα. Επί του παρόντος, μόνο η σύλληψη και η αποθήκευση άνθρακα μπορούν να το κάνουν αυτό". Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η κλίμακα και τα πετρελαϊκά πηγάδια της γήρανσης έχουν τεράστια ζήτηση για διοξείδιο του άνθρακα. Ο Thompson προβλέπει ότι η ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου θα απαιτήσει τελικά 33 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο ισοδυναμεί με δεκαετίες εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από όλες τις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Ο Chris Jones, χημικός μηχανικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας, δήλωσε: "Βραχυπρόθεσμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε περισσότερα ορυκτά καύσιμα για να αναπτύξουμε την τεχνολογία σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα. Αλλά ο Jones επεσήμανε επίσης ότι η σύλληψη και η αποθήκευση άνθρακα δεν αφορά μόνο την ταφή του διοξειδίου του άνθρακα Deep Underground. Η όλη διαδικασία θα οδηγήσει στη συνεχιζόμενη χρήση ορυκτών καυσίμων. Επιπλέον, η άντληση υγρών υψηλής πίεσης στο έδαφος μπορεί να οδηγήσει στον κίνδυνο ανθρωπογενών σεισμών και υπάρχει επίσης ο κίνδυνος τυχαίας διαρροής διοξειδίου του άνθρακα. Επειδή δεν υπάρχει κανένας τρόπος να αποδειχθεί ότι το αιχμαλωτισμένο και αποθηκευμένο διοξείδιο του άνθρακα δεν θα διαρρεύσει. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα χωριό στην Αφρική με μια λίμνη σε αυτό. Μετά το διοξείδιο του άνθρακα στο κάτω μέρος της λίμνης διαρρεύσει, όλοι οι άνθρωποι και τα ζώα στο χωριό ασφυκτιώθηκαν μέχρι θανάτου και ολόκληρο το χωριό εξαφανίστηκε.
Η τιμή της τεχνολογίας άνθρακα δεν μπορεί να αγνοηθεί
Επί του παρόντος, το κόστος αποτελεί το κύριο εμπόδιο στην εφαρμογή της τεχνολογίας σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα και η ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου είναι ο κύριος χώρος για την ευρεία εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας και τη μείωση του κόστους της. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα υπερβαίνουν τα 35 δισεκατομμύρια τόνους ετησίως, σχεδόν όλα τα οποία προέρχονται από άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Σύμφωνα με τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος του περιορισμού της υπερθέρμανσης του πλανήτη σε 2 βαθμούς Κελσίου, περισσότερα από 100 έργα σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα θα πρέπει να κατασκευαστούν μέχρι το 2020, μειώνοντας 270 εκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως. Ωστόσο, υπάρχουν σήμερα μόνο 60 προγραμματισμένα ή προτεινόμενα έργα, εκ των οποίων μόνο 21 έργα έχουν ξεκινήσει την κατασκευή ή τη λειτουργία. Υπάρχουν 34 προγραμματισμένα ή λειτουργικά έργα σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα εκτός της Βόρειας Αμερικής, τα περισσότερα από τα οποία βρίσκονται στην Ασία και την Αυστραλία. Σύμφωνα με το Παγκόσμιο Ινστιτούτο Συμπλήρωσης και Αποθήκευσης άνθρακα, η δημόσια αντίθεση με έργα σύλληψης και αποθήκευσης άνθρακα σε ευρωπαϊκές χώρες, όπως η Γερμανία, οδήγησε σε πτώση του αριθμού των έργων στην Ευρώπη από 14 προγραμματισμένα έργα το 2011 σε 5 προγραμματισμένα έργα το 2014.
