Řešení zbývajících emisí pomocí zachycování a ukládání uhlíku

Carbon capture and storage (CCS) je proces, při kterém je zachytáván CO2, který je následně uložen, aby neunikl zpět do atmosféry. CCS má představovat téměř 15 procent kumulativního snížení emisí.

Zachytávání oxidu uhličitého (CO2) je prvním krokem procesu zachytávání a ukládání tohoto skleníkového plynu, který je znám pod zkratkou CCS (Carbon Capture and Storage). Oxid uhličitý lze zachytávat u velkých producentů emisí.

Mezi ně patří například elektrárny spalující uhlí a zemní plyn, úpravny zemního plynu, ocelárny, cementárny, papírny, celulózky nebo továrny na hnojiva. Využití CCS u těchto procesů může hrát významnou roli při snižování celosvětových emisí skleníkových plynů.

Jak zachytávání CO2 probíhá?

Energie obsažená ve fosilních palivech, jako je uhlí, ropa nebo zemní plyn, se uvolňuje při procesech spalování a konverze paliv, při nichž jako vedlejší produkt vzniká CO2. V systémech, kde se uhlí před spalováním drtí na jemný prášek, k nimž patří valná většina uhelných elektráren v Severní Americe, Evropě i Číně, se CO2 musí separovat v nízkých koncentracích ze směsi plynných zplodin.

V jiných systémech, například těch založených na zplyňování uhlí (kde se uhlí přeměňuje na chemické látky, zemní plyn nebo kapaliny), je separace CO2 jednodušší. Zachytávání CO2 může probíhat třemi různými způsoby: před spalováním, po spalování a při spalování v kyslíkové atmosféře se zachycením po spálení.

Čtěte také: Možnosti pro zmírnění dopadů klimatu

Zachytávání před spalováním

Při zachytávání před spalováním se palivo nejprve přemění na plynnou směs vodíku a CO2. Vodík se následně oddělí a lze jej spálit, aniž by vznikal další CO2. Separovaný oxid uhličitý se naopak stlačí do formy vhodné k přepravě a ukládání. Kroky nutné k přípravě (konverzi) paliva jsou v případě zachytávání před spalováním obtížnější nežli u zachytávání po spalování. Proto je použití této technologie u stávajících elektráren složitější.

Zachytávání před spalováním se používá v různých průmyslových procesech (například úprava zemního plynu), v energetice pak najde využití u nových projektů, zejména s kombinovaným cyklem.

Zachytávání po spalování

Při zachytávání po spalování se CO2 odlučuje z plynů vznikajících jako zplodiny hoření. Lze jej zachytávat pomocí kapalných rozpouštědel nebo jiných metod separace. Při použití absorpčního principu se CO2 zachycený v rozpouštědle následně zahřátím opět uvolní, čímž vzniká proud vysoce čistého CO2. Tato technologie se běžně používá pro potřeby potravinářského průmyslu (včetně výroby nápojů).

Spalování v kyslíkové atmosféře

Při spalování v kyslíkové atmosféře palivo nehoří za přítomnosti vzduchu, ale v atmosféře obsahující kyslík a oxid uhličitý. Jako zplodiny hoření tak vznikají převážně vodní pára a CO2. Ty pak lze od sebe snadno oddělit, čímž vzniká proud vysoce čistého CO2.

Elektrárny spalující fosilní paliva produkují větší podíl emisí CO2 nežli jiná průmyslová odvětví. Nasazení technologie zachytávání a ukládání oxidu uhličitého zde proto ve srovnání s ostatními odvětvími nabízí největší potenciál snížení emisí - a to jak u nových, tak i stávajících elektráren. Technologie pro zachytávání CO2 lze instalovat u všech nových typů elektráren spalujících uhlí nebo plyn.

Čtěte také: Řešení pro internetové problémy

Technologie CCS však představuje značnou finanční investici. Pro zajištění návratnosti těchto nákladů a dalšího rozvoje CCS je proto nutné vytvořit vhodné právní prostředí, které bude emise oxidu uhličitého do ovzduší pokutovat. Nejinak je tomu i v případě dovybavování stávajících elektráren technologiemi CCS. Zde je navíc nutná i dostatečná integrace zařízení pro zachytávání CO2 do stávajícího provozu a existence dodatečného prostoru pro výstavbu nového zařízení.

Průmyslové provozy jako cementárny, ocelárny, papírny a celulózky, chemičky a úpravny plynu patří mezi velké zdroje emisí CO2. Ve srovnání s energetikou společně vyprodukují asi 25 % emisí tohoto skleníkového plynu. Při nasazení technologií CCS v těchto provozech bychom mohli dosáhnout výrazného snížení globálních emisí CO2.

V některých případech nejsou emise CO2 důsledkem používání fosilních paliv, ale vedlejším produktem technologických procesů probíhajících v těchto zařízeních. U některých procesů (například výroby cementu nebo výroby oceli ve vysokých pecích) je přitom CCS jedinou technologickou možností, jak zajistit výrazné snížení emisí CO2.

Příklady projektů CCS

Jednou z prvních oblastí, kde se technologie CCS začala využívat, je úprava zemního plynu. Například v rámci norského projektu ukládání oxidu uhličitého Sleipner, který běží už od roku 1996, se každoročně zachytí zhruba milion tun CO2.

V Abú Zabí ve Spojených arabských emirátech je aktuálně v běhu první projekt rozsáhlého využití CCS v oboru výroby železa a oceli. Mezi další pokročilé projekty využití CCS patří například závod na výrobu etanolu v americkém Illinois nebo velké zařízení na zkapalňování zemního plynu v Západní Austrálii.

Čtěte také: Globální znečištění plasty

Prvním projektem, který ve velkém využívá technologii CCS při výrobě elektřiny, je elektrárna Boundary Dam v kanadském státě Saskatchewan. Do provozu byla uvedena v říjnu 2014. V období 2017-2020 byla v provozu další velká demonstrační elektrárna vybavená CCS - Petra Nova v Texasu.

Moderní technologie umožňují zachytit oxid uhličitý z průmyslových provozů a následně ho buď využít jako surovinu například v chemickém průmyslu nebo bezpečně a dlouhodobě uložit do geologických struktur. Pro budoucí využití této technologie Ministerstvo životního prostředí připravilo Akční plán pro rozvoj technologií zachytávání, využití a ukládání oxidu uhličitého. Dokument ve středu projednala vláda.

„Schválení Akčního plánu je prvním krokem na dlouhé cestě k využívání technologií CCUS. Tyto mohou být důležitým nástrojem pro snižování průmyslových emisí v sektorech, kde je obtížné dosáhnout nízkých emisí jinými prostředky. Jedná se nicméně o technologie, které jsou v současnosti ve světe převážně v pilotních fázích. Proto plán především analyzuje současný stav poznání a definuje další kroky, pro možné využití technologií v budoucnu. Jde nám o racionální posouzení všech možností, které český průmysl má,“ uvedl ministr životního prostředí Petr Hladík (KDU-ČSL).

Akční plán se zabývá jak možnostmi geologického ukládání CO₂ v České republice, tak i přepravou zachyceného CO₂ pomocí produktovodů do vhodných struktur mimo území ČR. Materiál rovněž popisuje možnosti využití zachyceného CO₂ v rámci principů cirkulární ekonomiky, například při výrobě plastů, stavebních materiálů či syntetických paliv.

Dokument dále zmiňuje potřebu podporovat i využívání materiálů s nižší emisní stopou, například zvýšením podílu dřeva ve stavebnictví nebo širším uplatněním recyklovaných stavebních materiálů. Takový přístup může významně snížit potřebu emisně a energeticky náročných primárních surovin.

Plán je strukturován do několika hlavních částí: nejprve analyzuje potřebu zachytávání CO₂ v jednotlivých průmyslových odvětvích v ČR a popisuje možnou poptávku po využití nebo ukládání tohoto plynu. Dokument následně detailně představuje dostupné technologie CCUS, jejich technické aspekty, ekonomické podmínky i environmentální a společenské souvislosti. Samostatně se věnuje také otázkám přepravy CO₂, včetně přeshraničních produktovodů.

Opatření Akčního plánu zahrnují například začlenění technologií CCUS do strategických dokumentů ČR a zajištění koordinace s dalšími státními politikami. Důležitým opatřením je rovněž posilování mezinárodní spolupráce, a to zejména formou jednání s evropskými státy, které disponují vhodnými geologickými strukturami pro bezpečné uložení CO₂, především v oblastech Severního moře.

Navržená opatření mají za cíl připravit potřebný legislativní rámec, zejména vytvoření vládního nařízení pro finanční zabezpečení provozu úložišť CO₂ a řešení povinností po jejich uzavření. V oblasti vědy a výzkumu se opatření zaměřují na potřebu detailního mapování potenciálních lokalit pro ukládání oxidu uhličitého, potřebu zachytávání pro jednotlivé druhy průmyslu či potřebu analýzy možností přepravní infrastruktury.

Implementaci opatření Akčního plánu zajistí Národní platforma CCUS, kterou bude koordinovat MŽP. Platforma spojí odborníky ze státní správy, průmyslových svazů a vědeckých institucí.

Současné výzvy a kritika CCS

Přestože technologie existuje, výzvy přetrvávají. „Víme velmi dobře, co můžeme dělat se zachyceným CO₂. Problém je ale v tom, že koncoví uživatelé, jako je lodní sektor, na to nejsou vždy připraveni. Můžete mít fantastický závod, ale žádné zákazníky, kteří by produkt kupovali.

Původ oceli je také problém. Hodně oceli pochází ze zemí, jako je Čína nebo Indie, kde jsou environmentální předpisy stále omezené. V Evropě se výroba stává udržitelnější. Udržitelnost bude stále více určovat fungování celého dodavatelského řetězce. Jsem přesvědčen, že společnosti, které se chovají ekologicky, budou mít brzy přednost. Nejen u zákazníků, ale také proto, že ji budou vynucovat legislativa a certifikace. Například budete platit pokuty za potrubí, které není vyráběno udržitelným způsobem.

Podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) jsou současné projekty CCS schopny ročně odstranit přibližně 40 milionů tun CO₂. To je však stále jen zlomek toho, co by bylo potřeba. CCS by tak měla zajistit zhruba 15 % celkového snížení emisí, potřebného k dosažení klimatické neutrality. Přestože jsou tyto hodnoty slibné, realita ukazuje, že rozvoj CCS je pomalejší, než by bylo potřeba.

Největší část investic tvoří náklady na zařízení a energii potřebnou pro zachytávání a kompresi CO2. Nejenom samotná výstavba infrastruktury může být nákladná, ke stlačování a chlazení CO₂ a udržování vysokého tlaku a nízkých teplot v potrubí se navíc spotřebuje značné množství energie.

Podle IPCC existuje dostatek geologických formací, které mohou CO2 bezpečně pojmout. Kromě technických výzev hraje zásadní roli veřejné mínění. Mnoho environmentálních organizací upozorňuje, že CCS může být vnímána jako nástroj, který oddaluje konec fosilní éry. Organizace jako Food and Water Watch či Friends of the Earth označují CCS za „greenwashing“ ropných firem, které chtějí prodloužit životnost fosilních paliv. Studie Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA) dokonce zjistila, že většina analyzovaných CCS projektů nedosáhla plánované účinnosti.

Přestože CCS čelí výzvám, odborníci se shodují, že bez určité míry zachytávání uhlíku se dosažení klimatické neutrality neobejde - alespoň v průmyslových odvětvích, kde jiné alternativy zatím neexistují.

Zachycování a využití uhlíku (CCU)

Zachycování a využití uhlíku (CCU) se týká řady aplikací, jejichž prostřednictvím je CO2 zachycován a používán buď přímo (tj. v chemicky nezměněné formě), nebo nepřímo (tj. je transformován na jiné produkty). Jsou zkoumána některá nová použití, jako je výroba syntetických paliv, chemikálií a stavebních agregátů na bázi CO2 . Naši ambici aktivně rozvíjet technologie CCU, které jsou nezbytné pro udržitelnost našeho průmyslu, ilustruje projekt nazvaný „co2ncreat“.

Zachycování a skladování uhlíku (CCS)

Zachycování a skladování uhlíku (CCS) je považováno za jednu z nejúčinnějších možností pro snížení významných atmosférických emisí CO2 z lidských činností. CCS využívá technologii ke shromažďování a koncentrování vyprodukovaného CO2 , jeho transportu na vhodné místo a skladování mimo atmosféru.

Udržitelnost a snižování emisí CO₂ nabývají v těchto projektech stále většího významu. Mnohem větší důraz se klade na vysoce znečišťující odvětví a těžkou dopravu, jako je lodní a nákladní doprava, kde může zachycování uhlíku skutečně znamenat rozdíl.

Vodík je také důležitým tématem v energetické transformaci, ale zachycování uhlíku nabízí přímé příležitosti ke snížení emisí CO₂ ze stávajících procesů. „Již jsme byli svědky projektů, ve kterých byl zachycený CO₂ kombinován s vodíkem za účelem výroby methanolu. Zachycování uhlíku znamená zabránění uvolňování CO₂ do atmosféry. Tento CO₂ se přepravuje do velkého potrubního systému a skladuje se v prázdném plynovém poli.

Existují zhruba dva přístupy: skladování a opětovné použití. Při skladování se CO₂ uchovává v podzemí, například v prázdných plynových polích pod Severním mořem. To je bezpečné po dlouhou dobu a zabraňuje to vstupu emisí do atmosféry.

Kromě toho se stále více zaměřujeme na užitečné aplikace pro opětovné použití. Již jsme měli projekt, kde byl zachycený CO₂ kombinován s vodíkem za účelem výroby e-methanolu. Byl určen pro lodní průmysl, ale byl stále v rané fázi. Odvětví ještě nebylo na přechod připraveno.

Společnost Van Leeuwen sama nevyvíjí zařízení pro zachycování uhlíku, ale dodává materiály potřebné k jejich výstavbě. Potrubí, příruby, tvarovky - v podstatě vše a ve všech jakostech oceli požadovaných zákazníkem. Konkrétním příkladem je projekt Air Products. Tato společnost staví závod na výrobu modrého vodíku, který zachytí a uloží 95 % emisí. CO₂ se zachycuje během výroby a poté se potrubím přepravuje do prázdného plynového pole v Severním moři, které nemá žádný jiný užitečný účel.

Offshore CCS projekty

Podle serveru Recessary průmyslové firmy i vlády plánují projekty offshore CCS po celém světě. Jak tato metoda funguje? Oxid uhličitý se nejprve zachytí přímo v průmyslových závodech, například v cementárnách nebo hutích za využití absorbentů nebo membrán. Následně je zkapalněn a dopravován potrubím či lodí k vyčerpaným ropným a plynovým ložiskům pod mořem.

Podle Mezinárodního institutu pro CCS dnes funguje zhruba 70 zařízení, většinou na pevnině. Offshore projektů je zatím jen několik - v Norsku, Dánsku, Brazílii nebo Číně. Situace se ale rychle mění: EU si stanovila cíl uložit do roku 2030 až 50 milionů tun CO₂ ročně, zejména v Severním moři. Taková ambice si vyžádá tisíce kilometrů nových potrubí a investice v řádu desítek až stovek miliard eur.

Jedním z velkých projektů je ambiciózní dánský projekt Greensand v Severním moři. V pilotní fázi využívá ropnou plošinu Nini A a plánuje v příštích letech ukládat až 1,5 milionu tun oxidu uhličitého ročně a do roku 2030 až 8 milionů tun. Podobné plány vznikají i v dalších částech světa - v Mexickém zálivu, jihovýchodní Asii či u pobřeží Brazílie.

Další CCS projekty, offshore i onshore, vznikají v Dánsku, Norsku, Nizozemsku, Velké Británii i dalších zemích. V České republice se připravuje projekt CCS Moravia. Ten má zachytávat CO₂ z cementárny Heidelberg Materials nedaleko Brna. Nové potrubí povede zachycený plyn k uložení do slaných vodonosných vrstev na jižní Moravě. Spuštění je plánováno na rok 2034 a projekt získal podporu z programu EU.

Kritici varují, že jde o drahý a nejistý experiment, který odvádí pozornost od rozvoje čisté energie. Podle mnohých může CCS firmy spíše motivovat k další těžbě ropy a ospravedlnit další využívání fosilních paliv, místo aby skutečně snižovala emise. Dalším problémem jsou vysoké náklady a nutnost rozsáhlé infrastruktury. Odpůrci tvrdí, že stejný objem financí by mohl přinést větší užitek při investicích do obnovitelných zdrojů energie.

Objevují se i technické pochybnosti. Některé pilotní projekty podle expertů vykázaly nepřesnosti v odhadech uloženého množství CO₂ nebo neočekávané úniky do okolních oblastí. Kromě finančních a technických rizik hrozí i vliv na přírodu. Pokud by došlo k úniku, oceán by se mohl okyselit a poškodit mořské ekosystémy. Samotná výstavba a provoz mohou rušit kytovce a další živočichy hlukem nebo ztrátou přirozených stanovišť.

tags: #řešení #zbývajících #emisí #pomocí #zachycování #a

Oblíbené příspěvky:

• Dobrovolný ekologický spolek
• Ochrana ovzduší v ČR
• Nejlepší koupelnové sifony
• Profesionální čištění odpadů Nová Paka
• Pohádka Modré Království