В середине сентября 2024 года компания Google заключила соглашение со стартапом Holocene, который занимается… улавливанием углекислого газа из атмосферы для борьбы с глобальным потеплением. За несколько месяцев до этого компания Microsoft проинвестировала другой проект, который работает в данной сфере, — компанией Occidental. Эта сделка стала крупнейшей в истории индустрии. Аналогичные начинания в области улавливания CO2, поддерживаются в Норвегии и Великобритании, Японии и США. А как, собственно, все это работает? Куда девается пойманный парниковый газ? Получается, человечество нашло средство от глобального потепления? На эти вопросы Собака.ru отвечает старший аналитик проектного центра по энергопереходу Сколтеха Екатерина Грушевенко.
Что такое улавливание CO2?
Это технология, которая позволяет отфильтровывать углекислый газ. На самом деле существуют две основные ее разновидности. Так, первоначально специальные установки оборудовались на стационарных источниках выбросов CO2, к примеру, на электростанциях или металлургических предприятиях. Это стандартная технология CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage, то есть улавливание, использование и хранение углекислого газа, — прим. Собака.ru)
Затем стали создаваться установки DAC (Direct Air Capture — прямого улавливания из воздуха, — прим. Собака.ru). Их можно размещать где угодно, и они улавливают углекислый газ уже не с конкретного предприятия, а непосредственно из атмосферы.
Как давно появились такие технологии?
На самом деле в основе CCUS и DAC лежат технологии, известные еще с начала XX века. Изначально они применялись и применяются для коммерческих проектов, к примеру, для очистки природного газа от CO2 или для получения углекислого газа, который затем использовался в пищевой промышленности. Кроме того, по этому же принципу работает улавливание и других летучих веществ, к примеру, фильтрация промышленных выбросов от соединений серы.
Говорить о том, что эти наработки можно использовать для борьбы с изменением климата, тоже стали давно (так, в банке научных работ Google Scholar статьи на эту тему можно найти, начиная с 1990-х годов, — прим. Собака.ru). Первые серьезные исследования начались в начале 2000-х годов, а пилотные установки DAC появились в 2010-х. Пионерами были такие компании, как швейцарская Climeworks и канадская Carbon Engineering, которые разрабатывали одни из первых прототипов будущих DAC-установок.
Как происходит улавливание?
В целом установка по улавливанию CO2 из атмосферы — это несколько огромных вентиляторов, которые нагнетают воздух на специальный фильтр. Он может быть твердым или жидким.
В первом варианте используются просто физические свойства определенных материалов-абсорбентов. Когда на них попадает воздух с вентиляторов, они, как губка, впитывают углекислый газ. Преимущество этого метода в том, что поглощение происходит при обычной температуре и давлении (правда, для того чтобы затем выделить углекислый газ из фильтров, уже нужен вакуум и нагрев до 100 градусов). Еще один плюс — помимо CO2, из воздуха отфильтровывается также вода, которую можно использовать в хозяйстве.
Если говорить о жидких фильтрах, то там уже используются химические свойства определенных веществ. Как правило, используется раствор гидроксида калия, который улавливает CO2 из воздуха, нагнетаемого вентиляторами. Минус здесь в том, что для улавливания в этом случае нужны довольно высокие температуры — до 300 градусов, а стало быть, большие затраты энергии. Кроме того, вода здесь не образуется, а, наоборот, требуется для процесса. Однако для очистки фильтра не надо останавливать улавливание, что является безусловным плюсом.
А что происходит с углекислым газом после?
Во-первых, мы можем закачать его под землю, для этого используются истощенные нефтегазовые пласты, старые угольные шахты и так далее. Там CO2 хранится свыше 10 тысяч лет на большой глубине. Если вокруг него будут известняковые породы, то газ постепенно будет оседать в них. Это самый надежный с точки зрения борьбы с парниковым эффектом путь.
Во-вторых, мы можем использовать CO2 для добычи нефти. Дело в том, что нефть не просто плещется под землей. Нет, она находится в коллекторе. Нефтяной коллектор — это пористая горная порода, где накапливается нефть. Он позволяет нефти свободно двигаться и собираться в больших объемах. Нефть заполняет поры и трещины горной породы и может находиться на разных глубинах и в различных условиях.
Кроме нефти, в коллекторе могут быть природный газ и вода, образуя тройную систему. Давление помогает нефти подниматься к поверхности при бурении.
Когда месторождение истощается и традиционные методы добычи становятся малоэффективными, то нефтедобытчики переходят к более сложным методам. Одним из них является закачка CO2 в пласт. В этом случае значительная часть углекислого газа снова выходит на поверхность, но его можно очистить и снова использовать.
В-третьих, полученный в ходе улавливания CO2 можно использовать в пищевой промышленности: газированные напитки, сухой лед. Также углекислый газ может пригодиться в теплицах, на нефтехимических заводах и в производстве синтетического топлива.
Сколько сейчас улавливается CO2?
Вообще, в различных базах проектов по улавливанию углекислого газа в мире уже больше 130 наименований. Вроде бы много, но надо понимать, что эти компании находятся на очень разной стадии — где-то выделено финансирование, а где-то лишь подписана декларация о намерениях. Реально инвестиционные решения уже приняты лишь по нескольким десяткам проектов.
Что мешает развитию этой технологии?
Помимо риторических и философских вопросов, более широкому распространению технологий улавливания CO2 мешает финансовый аспект. Дело в том, что эффективно уловить углекислый газ можно, когда его концентрация высока (как при производстве аммиака). Содержание углекислого газа в атмосфере очень небольшое, 0,03–0,04%, поэтому процесс получается очень дорогим.
Разные компании и исследования называют вилку от 250 до 1200 долларов за тонну. То есть пока мы не можем даже сформулировать внятную вилку стоимости этой технологии. При этом стоимость поглощения углекислого газа с помощью климатических проектов вроде высаживания деревьев обходится в 10 долларов за тонну.
Кроме того, необходима инфраструктура для транспортировки и хранения полученного газа — CO2-проводы, танкеры, хранилища. Все это тоже требует больших вложений.
Если мы говорим не о DAC, то есть о прямом улавливании углекислого газа из атмосферы, а об установках на предприятиях, то здесь концентрации углекислого газа будут выше, но цена все равно значительна. Более того, наличие такой установки, например на угольной электростанции, снижает ее мощность до 40%.
А если решить проблему денег, то это спасет мир от глобального потепления?
Нет, одно лишь улавливание CO2 из атмосферы не может позволить человечеству достигнуть углеродной нейтральности, правда, без него эта цель тоже недостижима. Начинать все равно придется с энергоэффективности. Как говорится, сначала закрываем форточки и выключаем свет на кухне, когда оттуда уходим. Это самые простые решения, которые необходимо реализовывать с самого начала.
Дальше необходимо развивать возобновляемые источники энергии, «зеленую» энергетику и уже потом улавливание углекислого газа как из стационарных источников (не стоит обманываться, в ближайшие десятилетия все теплоэлектростанции закрыть не получится), так и из атмосферы. То есть это технология, которая понадобится нам в самом конце, когда мы сможем ограничить выбросы. Однако совершенствовать и удешевлять ее необходимо уже прямо сейчас.
Комментарии (0)