Karbonfangst og lagring - Carbon capture and storage

Kullfangst og lagring ( CCS ) eller karbonfangst og -sekvestrering er prosessen med å fange opp karbondioksid ( CO
2) før den kommer inn i atmosfæren, transporterer den og lagrer den ( karbonbinding ) i århundrer eller årtusener. Vanligvis CO
2er tatt fra store punktkilder , slik som en kjemisk fabrikk eller biomasse kraftverk , og deretter lagret i en underjordisk geologisk formasjon . Målet er å forhindre utslipp av CO
2fra tungindustrien med den hensikt å dempe effektene av klimaendringer . Selv om CO
2har blitt injisert i geologiske formasjoner i flere tiår for forskjellige formål, inkludert forbedret oljeutvinning , langsiktig lagring av CO
2er et relativt nytt konsept. Karbonfangst og utnyttelse (CCU) og CCS diskuteres noen ganger kollektivt som karbonfangst, utnyttelse og sekvestrering (CCUS). Dette er fordi CCS er en relativt kostbar prosess som gir et produkt med en egenverdi (dvs. CO
2). Derfor er karbonfangst økonomisk mer fornuftig når det kombineres med en utnyttelsesprosess der billig CO
2 kan brukes til å produsere kjemikalier av høy verdi for å oppveie de høye kostnadene ved fangstoperasjoner.

CO
2kan fanges direkte fra en industriell kilde, for eksempel en sementovn , ved hjelp av en rekke teknologier; inkludert absorpsjon , adsorpsjon , kjemisk looping , membransgasseparasjon eller gasshydrering . Fra 2020 var omtrent en tusendel av det globale CO
2utslipp fanges opp av CCS. De fleste prosjektene er industrielle.

Lagring av CO
2tenkes enten i dype geologiske formasjoner, eller i form av mineralske karbonater . Pyrogenisk karbonfangst og lagring (PyCCS) blir også undersøkt. Geologiske formasjoner regnes for tiden som de mest lovende bindingsstedene. Det amerikanske nasjonale energiteknologi -laboratoriet (NETL) rapporterte at Nord -Amerika har nok lagringskapasitet for mer enn 900 års CO
2med dagens produksjonshastigheter. Et generelt problem er at langsiktige spådommer om ubåt eller underjordisk lagringssikkerhet er svært vanskelige og usikre, og det er fortsatt risiko for at noen CO
2 kan lekke ut i atmosfæren.

Til tross for at karbonfangst i økende grad dukker opp i beslutningstakernes forslag for å håndtere klimaendringer, har eksisterende CCS -teknologier betydelige mangler som begrenser deres evne til å redusere eller negere karbonutslipp; dagens CCS -prosesser er vanligvis mindre økonomiske enn fornybare energikilder, og de fleste forblir uprøvd i stor skala. Motstanderne påpeker også at mange CCS -prosjekter ikke har klart å levere de lovede utslippsreduksjonene. En av de mest kjente feilene er FutureGen- programmet, partnerskap mellom den amerikanske føderale regjeringen og kullenergiproduksjonsselskaper som hadde til hensikt å demonstrere "rent kull", men som aldri lyktes i å produsere karbonfri elektrisitet fra kull.

Capture

Fange CO
2er mest kostnadseffektivt på punktkilder, for eksempel store karbonbaserte energianlegg, næringer med store CO
2utslipp (f.eks. sementproduksjon, stålfremstilling), naturgassbehandling , syntetiske drivstoffanlegg og fossile brenselbaserte hydrogenproduksjonsanlegg . Utvinning av CO
2fra luft er mulig, selv om den lavere konsentrasjonen av CO
2 i luft sammenlignet med forbrenningskilder kompliserer konstruksjonen og gjør prosessen derfor dyrere.

Urenheter i CO
2bekker, som svovel og vann, kan ha en signifikant effekt på deres faseadferd og kan utgjøre en betydelig trussel om økt rørledning og brønnkorrosjon. I tilfeller der CO
2urenheter eksisterer, spesielt ved luftfangst, er det nødvendig med en skuringsseparasjonsprosess for først å rense røykgassen . Det er mulig å fange omtrent 65% av CO
2 innebygd i den og sekvestre den i en fast form.

Stort sett finnes det tre forskjellige teknologier: etter forbrenning, forbrenning og forbrenning av oksyfuel:

• Ved fangst etter forbrenning , CO
  2fjernes etter forbrenning av det fossile brenselet-dette er ordningen som vil gjelde for fossile brenselkraftverk. CO
  2fanges opp fra røykgasser ved kraftstasjoner eller andre punktkilder. Teknologien er godt forstått og brukes for tiden i andre industrielle applikasjoner, men i mindre skala enn det som kreves i en kommersiell målestasjon. Etter forbrenning er mest populær innen forskning fordi kraftverk for fossilt brensel kan ettermonteres for å inkludere CCS -teknologi i denne konfigurasjonen.
• Teknologien for forbrenning brukes mye i gjødsel, kjemisk, gassformig drivstoff (H ₂ , CH ₄ ) og kraftproduksjon. I disse tilfellene blir det fossile brenselet delvis oksidert, for eksempel i en forgasser . Den CO fra de resulterende syntesegass (CO og H ₂ ) reagerer med tilsatt vanndamp (H ₂ O) og blir forskjøvet inn i CO
  2og H- ₂ . Den resulterende CO
  2kan fanges opp fra en relativt ren eksosstrøm. H ₂ kan brukes som drivstoff; den CO
  2fjernes før forbrenning. Flere fordeler og ulemper gjelder kontra fangst etter forbrenning. den CO
  2fjernes etter forbrenning, men før røykgassen ekspanderer til atmosfærisk trykk. Fangsten før ekspansjon, dvs. fra trykkgass, er standard i nesten all industriell CO
  2 fange prosesser, i samme skala som kreves for kraftverk.
• Ved forbrenning av oksygenbrensel brennes drivstoffet i rent oksygen i stedet for luft. For å begrense de resulterende flammetemperaturene til nivåer som er vanlige under konvensjonell forbrenning, resirkuleres avkjølt røykgass og injiseres i forbrenningskammeret. Røykgassen består hovedsakelig av CO
  2og vanndamp, sistnevnte som kondenseres gjennom avkjøling. Resultatet er et nesten rent CO
  2strøm. Kraftverksprosesser basert på forbrenning av oksyfuel blir noen ganger referert til som "nullutslipp" -sykluser, fordi CO
  2lagret er ikke en brøkdel fjernet fra røykgassstrømmen (som i tilfeller av fangst før og etter forbrenning), men selve røykgassstrømmen. En viss brøkdel av CO
  2havner uunngåelig i kondensvannet. For å garantere etiketten "null utslipp" må vannet dermed behandles eller kastes på forsvarlig måte.

Separasjonsteknologier

De viktigste teknologiene som foreslås for karbonfangst er:

• Membran
• Oxyfuel forbrenning
• Absorpsjon
• Flerfaseabsorpsjon
• Adsorpsjon
• Forbrenning av kjemisk sløyfe
• Kalsiumsløyfe
• Kryogen

Absorpsjon eller karbonskuring med aminer er den dominerende fangstteknologien. Det er den eneste karbonfangstteknologien så langt som har blitt brukt industrielt.

CO
2adsorberer til en MOF ( metall - organisk rammeverk ) gjennom fysisorpsjon eller kjemisorpsjon basert på porøsiteten og selektiviteten til MOF som etterlater en CO
2dårlig gassstrøm. den CO
2blir deretter fjernet fra MOF ved bruk av temperatursvingningsadsorpsjon (TSA) eller trykksvingadsorpsjon (PSA) slik at MOF kan gjenbrukes. Adsorbenter og absorbenter krever regenereringstrinn der CO
2fjernes fra sorbenten eller løsningen som samlet den fra røykgassen for at sorbenten eller løsningen skal gjenbrukes. Monoetanolamin (MEA) -løsninger, det ledende aminet for fangst av CO
2, har en varmekapasitet mellom 3–4 J/g K siden de stort sett er vann. Høyere varmekapasiteter øker energibudet i løsningsmiddelregenereringstrinnet. For å optimalisere en MOF for karbonfangst er det derfor ønskelig med lav varmekapasitet og adsorpsjonsvarme. I tillegg er høy arbeidskapasitet og høy selektivitet ønskelig for å fange opp så mye CO
2som mulig. Imidlertid kompliserer en energibytting selektivitet og energiforbruk. Som mengden CO
2fangede økninger, energien og dermed kostnaden som kreves for å regenerere økninger. En ulempe med MOF/CCS er begrensningen på grunn av deres kjemiske og termiske stabilitet. Forskning prøver å optimalisere MOF -egenskaper for CCS. Metallreservoarer er en annen begrensende faktor.

Omtrent to tredjedeler av CCS -kostnadene tilskrives fangst, noe som gjør det til grensen for CCS -distribusjon. Optimalisering av fangst vil øke CCS -muligheten vesentlig siden transport- og lagringstrinnene til CCS er ganske modne.

En alternativ metode er kjemisk sløyfeforbrenning (CLC). Looping bruker et metalloksid som en fast oksygenbærer. Metalloksidpartikler reagerer med et fast, flytende eller gassformig brensel i en brenner med fluidisert seng , og produserer faste metallpartikler og en blanding av CO
2og vanndamp. Vanndampen kondenseres og etterlater ren CO
2, som deretter kan sekvestreres. De faste metallpartiklene sirkuleres til et annet fluidisert sjikt hvor de reagerer med luft, produserer varme og regenererer metalloksydpartikler for retur til brenneren. En variant av kjemisk looping er calcium looping , som bruker den alternerende karbonatiseringen og deretter kalsinering av en kalsiumoksidbasert bærer.

CCS kan redusere CO
2utslipp fra røykstokker med 85–90% eller mer, men det har ingen nettoeffekt på CO
2utslipp på grunn av gruvedrift og transport av kull. Det vil faktisk "øke slike utslipp og luftforurensende stoffer per enhet netto levert kraft og vil øke all økologisk, landbruk, luftforurensning og vannforurensning fra kullgruvedrift, transport og prosessering, fordi CCS krever 25% mer energi, dermed 25% mer kullforbrenning, enn et system uten CCS ".

En studie fra 2019 viste at CCS -anlegg er mindre effektive enn fornybar elektrisitet. Den elektriske energien som returneres på energiinvestert (EROEI) -forhold mellom begge produksjonsmetodene ble estimert, og sto for driftskostnadene og infrastrukturelle energikostnader. Fornybar elektrisitetsproduksjon inkluderte sol og vind med tilstrekkelig energilagring, pluss utsendbar strømproduksjon. Dermed vil rask utvidelse av skalerbar fornybar elektrisitet og lagring være å foretrekke fremfor fossilt brensel med CCS. Studien vurderte ikke om begge alternativene kunne forfølges parallelt.

I 2021 foreslo High Hopes å bruke ballonger i høyden for å fange CO
2 kryogenisk, ved å bruke hydrogen for å senke atmosfæren som allerede er lavtemperatur tilstrekkelig til å produsere tørris som returneres til jorden for binding.

I sorpsjonforbedret vanngassforskyvningsteknologi (SEWGS) kombineres en karbonfangstprosess før forbrenning, basert på fast adsorpsjon, med vanngassforskyvningsreaksjonen (WGS) for å produsere en høytrykks hydrogenstrøm. CO ₂ -strømmen som produseres kan lagres eller brukes til andre industrielle prosesser.

Transportere

Etter fangst ble CO
2må transporteres til egnet lagringsplass. Rørledninger er den billigste transportformen. Skip kan benyttes der rørledninger er umulige, og for lange nok avstander kan skip være billigere enn en rørledning. Disse metodene brukes for transport av CO
2for andre applikasjoner. Jernbane- og tankbil koster omtrent dobbelt så mye som rørledninger eller skip.

For eksempel omtrent 5 800 km CO
2rørledninger operert i USA i 2008, og en 160 km rørledning i Norge, som brukes til å transportere CO
2til oljeproduksjonssteder der det injiseres i eldre felt for å utvinne olje. Denne injeksjonen kalles forbedret oljeutvinning . Pilotprogrammer er under utvikling for å teste langtidslagring i ikke-oljeproduserende geologiske formasjoner. I Storbritannia ser det parlamentariske kontoret for vitenskap og teknologi for rørledninger som den viktigste transporten i Storbritannia.

Sequestration

Ulike tilnærminger har blitt tenkt for permanent lagring. Disse inkluderer gassformig lagring i dype geologiske formasjoner (inkludert saltvannformasjoner og utslitte gassfelt) og fast lagring ved reaksjon av CO
2med metalloksider for å produsere stabile karbonater . Det ble en gang foreslått at CO
2kunne lagres i havene, men dette ville forverre forsuring av havet og ble forbudt under London- og OSPAR -konvensjonene.

Geologisk lagring

Geosekvestrering innebærer å injisere CO
2, generelt i superkritisk form, til underjordiske geologiske formasjoner. Oljefelt , gassfelt , saltvannformasjoner, uutslettelige kullsømmer og saltvannsfylte basaltformasjoner har blitt foreslått som alternativer. Fysiske (f.eks. Svært ugjennomtrengelige bergarter ) og geokjemiske fangstmekanismer forhindrer CO
2 fra å rømme til overflaten.

Uutslippelige kullsømmer kan brukes fordi CO
2molekyler fester seg til kulloverflaten. Teknisk gjennomførbarhet avhenger av kullbedets permeabilitet. I prosessen med absorpsjon frigjør kullet tidligere absorbert metan , og metanet kan utvinnes ( forbedret metangjenvinning av kullbed ). Metaninntektene kan oppveie en del av kostnaden, selv om forbrenning av resulterende metan imidlertid gir en annen strøm av CO
2 å bli sekvestrert.

Saltvannsformasjoner inneholder mineraliserte saltlaker og har ennå ikke gitt fordeler for mennesker. Saltvann akviferer har tidvis vært brukt til lagring av kjemisk avfall i noen få tilfeller. Den største fordelen med saltvannslager er deres store potensielle lagringsvolum og deres allestedsnærværende. Den største ulempen med saltvann er at det er relativt lite kjent om dem. For å holde lagringskostnadene akseptable, kan geofysisk leting være begrenset, noe som resulterer i større usikkerhet om akviferstrukturen. I motsetning til lagring i oljefelt eller kullbed, kompenserer ingen sideprodukter for lagringskostnaden. Fangemekanismer som strukturell fangst, gjenværende fangst, oppløselighet og mineralfangst kan immobilisere CO
2 under jorden og reduserer lekkasjefare.

Forbedret oljeutvinning

CO
2blir tidvis injisert i et oljefelt som en forbedret oljeutvinningsteknikk , men fordi CO
2frigjøres når oljen brennes, er den ikke karbonnøytral .

Alger/bakterier

CO
2kan fysisk tilføres alger eller bakterier som kan bryte ned CO
2. Det ville til slutt være ideelt å utnytte CO
2metaboliserende bakterie Clostridium thermocellum .

Mineral lagring

CO
2kan eksotermisk reagere med metalloksider, som igjen gir stabile karbonater (f.eks. kalsitt , magnesitt ). Denne prosessen skjer naturlig i perioder av år og er ansvarlig for mye kalkstein på overflaten . Olivine er en slik MOX. Reaksjonshastigheten kan akselereres med en katalysator eller ved å øke temperaturer og/eller trykk, eller ved mineralforbehandling, selv om denne metoden kan kreve ekstra energi. Den IPCC anslår at et kraftverk er utstyrt med CCS ved hjelp av mineral lagring ville trenge 60-180% mer energi enn en uten. Teoretisk sett kan opptil 22% av skorpemineralmassen danne karbonater .

De viktigste metalloksidene i jordskorpen

Jordoksid	Prosent av skorpe	Karbonat	Endalpi endring (kJ/mol)
SiO 2	59,71
Al 2 O 3	15.41
CaO	4,90	CaCO 3	−179
MgO	4,36	MgCO 3	−118
Na 2 O	3.55	Na 2 CO 3	−322
FeO	3.52	FeCO 3	−85
K 2 O	2,80	K 2 CO 3	−393,5
Fe 2 O 3	2,63	FeCO 3	112
	21.76	Alle karbonater

Ultramafiske gruveslipninger er en lett tilgjengelig kilde til finkornede metalloksider som kan tjene dette formålet. Akselerere passiv CO
2 sekvestrering via mineralkarbonering kan oppnås gjennom mikrobielle prosesser som forbedrer mineraloppløsning og karbonatutfelling.

Energikrav

Hvis den brukes til å redusere utslippene fra termisk elektrisitetsproduksjon, legger karbonbinding fra 2016 til ca. 0,18 dollar/kWh til strømkostnadene, noe som skyver den utenfor rekkevidde av lønnsomhet og konkurransefortrinn fremfor fornybar kraft.

Koste

Kostnad er en vesentlig faktor som påvirker CCS. Kostnaden for CCS, pluss eventuelle subsidier, må være lavere enn den forventede kostnaden for å slippe ut CO
2 for at et prosjekt skal anses økonomisk gunstig.

Fange CO
2krever energi, og hvis den energien kommer fra fossilt brensel, må mer brennstoff brennes for å produsere en gitt netto mengde. Med andre ord, kostnaden for CO
2fanget står ikke fullt ut for den reduserte effektiviteten til anlegget med CCS. Av denne grunn er kostnaden for CO
2fanget er alltid lavere enn kostnaden for CO
2unngått og beskriver ikke hele kostnaden for CCS. Noen kilder rapporterer økningen i strømkostnadene som en måte å evaluere den økonomiske effekten av CCS.

CCS -teknologi forventes å bruke mellom 10 og 40 prosent av energien som produseres av et kraftverk. Energi for CCS kalles en energibud. Det er anslått at omtrent 60% av straffen stammer fra fangstprosessen, 30% kommer fra komprimering av CO
2, mens de resterende 10% kommer fra pumper og vifter. CCS ville øke drivstoffbehovet til et anlegg med CCS med omtrent 15% (gassanlegg). Kostnaden for dette ekstra drivstoffet, samt lagring og andre systemkostnader, anslås å øke kostnadene for energi fra et kraftverk med CCS med 30–60%.

Å bygge CCS -enheter er kapitalkrevende. Merkostnadene for et storstilt CCS-demonstrasjonsprosjekt anslås å være € 0,5–1,1 milliarder per prosjekt i løpet av prosjektets levetid. Andre applikasjoner er mulige. CCS-forsøk på kullfyrte anlegg på begynnelsen av det 21. århundre var økonomisk lite levedyktig i de fleste land, inkludert Kina), delvis fordi inntektene fra forbedret oljeutvinning kollapset med oljeprisfallet i 2020.

Fra 2018 en karbonpris på minst 100 euro per tonn CO
2ble estimert til å gjøre industriell CCS levedyktig sammen med karbonavgifter .

I følge britiske regjerings estimater gjort på slutten av 2010-tallet, anslås karbonfangst (uten lagring) å legge til 7 GBP per Mwh innen 2025 til strømkostnadene fra et gasskraftverk : imidlertid de fleste CO
2 må lagres, så totalt sett er kostnadsøkningen for elektrisitet fra gass eller biomasse rundt 50%.

Forretningsmodeller

Mulige forretningsmodeller for industriell karbonfangst inkluderer:

• Kontrakt for forskjell CfDC CO
  2 sertifikat streikepris
• Cost Plus åpen bok
• Regulert aktivabase (RAB)
• Omsettelige skattefradrag for CCS
• Omsettelige CCS -sertifikater + plikt
• Opprettelse av et lavkarbonmarked

Regjeringer har gitt forskjellige former for finansiering for CCS -demonstrasjonsprosjekter, inkludert skattefradrag, bevilgninger og tilskudd.

Ren utviklingsmekanisme

Ett alternativ kan være gjennom Clean Development Mechanism i Kyoto -protokollen . På COP16 i 2010 utstedte datterselskapet for vitenskapelig og teknologisk rådgivning på sin trettiende tredje sesjon et utkast til dokument som anbefalte inkludering av CCS i geologiske formasjoner i prosjektaktiviteter for ren utviklingsmekanisme. På COP17 i Durban ble det inngått en endelig avtale som gjorde det mulig for CCS -prosjekter å få støtte gjennom mekanismen for ren utvikling.

Miljøeffekter

Generelt oppstår miljøeffekter under alle CCS -fasetter.

Ekstra energi er nødvendig for fangst, noe som krever betydelig mer drivstoff for å levere samme mengde strøm, avhengig av anleggstypen.

I 2005 ga IPCC estimater av luftutslipp fra forskjellige design av CCS -anlegg. Utover CO
2, utslipp av luftforurensende stoffer øker, vanligvis på grunn av energibudget. Derfor skader bruken av CCS luftkvaliteten noe. Type og mengde forurensninger avhenger av teknologi.

Alkaliske løsningsmidler

CO
2kan fanges opp med alkaliske løsningsmidler ved lave temperaturer i absorbatoren og frigjøres CO
2ved høyere temperaturer i en desorber. Avkjølt ammoniakk CCS -anlegg avgir ammoniakk . "Funksjonalisert ammoniakk" avgir mindre ammoniakk, men aminer kan danne sekundære aminer som avgir flyktige nitrosaminer ved en sidereaksjon med nitrogendioksid , som er tilstede i eventuell røykgass. Alternative aminer med lite eller ingen damptrykk kan unngå disse utslippene. Likevel vaskes praktisk talt 100% av gjenværende svoveldioksid fra anlegget ut av røykgassen, sammen med støv/aske.

Gasskraftverk

De ekstra energikravene som kommer fra CCS for naturgass kombinert syklus (NGCC) anlegg varierer fra 11 til 22%. Drivstoffbruk og miljøproblemer (f.eks. Metanutslipp ) som følge av gassutvinning øker tilsvarende. Planter utstyrt med selektive katalytiske reduksjonssystemer for nitrogenoksider produsert under forbrenning krever proporsjonalt større mengder ammoniakk .

Økende interesse har nylig blitt vekket ved bruk av metanpyrolyse for å konvertere naturgass til hydrogen for gasskraftverk som forhindrer produksjon av CO
2 og eliminere behovet for CCS.

Kullkraftverk

En studie fra 2020 konkluderte med at halvparten så mye CCS kan installeres i kullfyrte anlegg som i gassfyrte: disse vil hovedsakelig være i Kina og India.

For superkritiske pulveriserte kull (PC) -anlegg varierer CCS 'energibehov fra 24 til 40%, mens det for kullbaserte forgassings kombinerte sykluser (IGCC) er 14–25%. Drivstoffbruk og miljøproblemer som følge av kullutvinning øker tilsvarende. Anlegg utstyrt med røykgassavsvovlingssystemer (FGD) for kontroll av svoveldioksid krever proporsjonalt større mengder kalkstein , og systemer utstyrt med selektive katalytiske reduksjonssystemer for nitrogenoksider produsert under forbrenning krever proporsjonalt større mengder ammoniakk .

Lekkasje

Langsiktig oppbevaring

IPCC anslår at lekkasjerisiko på godt administrerte steder er sammenlignbare med de som er knyttet til nåværende hydrokarbonaktivitet. Den anbefaler at det settes grenser for mengden lekkasje som kan skje. Dette funnet er imidlertid bestridt gitt mangel på erfaring. CO
2kan bli fanget i millioner av år, og selv om det kan oppstå lekkasje, vil sannsynligvis passende lagringsområder beholde over 99% i over 1000 år. Lekkasje gjennom injeksjonsrøret er en større risiko.

Minerallagring anses ikke å utgjøre noen lekkasjerisiko.

Norges Sleipner gassfelt er det eldste industrielle retensjonsprosjektet i industriell skala. En miljøvurdering utført etter ti års drift konkluderte med at geosequestration var den mest bestemte formen for permanent geologisk lagringsmetode:

Tilgjengelig geologisk informasjon viser fravær av store tektoniske hendelser etter deponering av Utsira -formasjonen [saltvannsreservoar]. Dette innebærer at det geologiske miljøet er tektonisk stabilt og et sted som er egnet for CO
2Oppbevaring. Løselighetsfangsten [er] den mest permanente og sikre formen for geologisk lagring.

I mars 2009 ga StatoilHydro ut en studie som dokumenterte den langsomme spredningen av CO
2 i formasjonen etter mer enn 10 års drift.

Gasslekkasje til atmosfæren kan detekteres via atmosfærisk gassovervåking, og kan kvantifiseres direkte via virvelkovariansstrømningsmålinger .

Plutselig lekkasjefare

Et CCS-prosjekt for et enkelt kullkraftverk på 1000 MW fanger opp 30 000 tonn/dag. Overføringsrørledninger kan lekke eller sprekke. Rørledninger kan utstyres med fjernstyrte ventiler som kan begrense utslippsmengden til en rørdel. For eksempel kan en avskåret 19 "rørledningsseksjon 8 km lang frigjøre sine 1300 tonn på omtrent 3-4 minutter. På lagringsstedet kan injeksjonsrøret utstyres med tilbakeslagsventiler for å forhindre ukontrollert frigjøring fra reservoaret i tilfelle av oppstrøms rørledningsskader.

Store utgivelser utgjør kvelningsrisiko. I gruveulykken i Menzengraben i 1953 ble flere tusen tonn frigitt og kvalt en person 300 meter unna. Feil på CO
2industrielt brannhemmingssystem i et stort lager frigitt 50 t CO
2hvoretter 14 mennesker kollapset på den nærliggende offentlige veien. I Berkel en Rodenrijs -hendelsen i desember 2008 drepte en beskjeden frigjøring fra en rørledning under en bro noen ender der. For å måle utilsiktet karbonutslipp mer nøyaktig og redusere risikoen for dødsulykker gjennom denne typen lekkasjer, implementering av CO
2varslingsmålere rundt prosjektets omkrets ble foreslått. Den mest ekstreme plutselige CO
2utgivelse på plate fant sted i 1986 ved Nyos -sjøen .

Overvåkning

Overvåking tillater lekkasjedeteksjon med nok advarsel for å minimere tapte mengder og for å kvantifisere lekkasjestørrelsen. Overvåking kan utføres både på overflaten og under overflaten.

Undergrunn

Overvåking under overflaten kan direkte og/eller indirekte spore reservoarets status. En direkte metode innebærer å bore dypt nok til å samle en prøve. Denne boringen kan være dyr på grunn av bergets fysiske egenskaper. Den gir også data bare på et bestemt sted.

En indirekte metode sender lyd eller elektromagnetiske bølger inn i reservoaret som reflekterer tilbake for tolkning. Denne tilnærmingen gir data over en mye større region; men med mindre presisjon.

Både direkte og indirekte overvåking kan utføres periodisk eller kontinuerlig.

Seismisk

Seismisk overvåking er en type indirekte overvåking. Det gjøres ved å lage seismiske bølger enten ved overflaten ved hjelp av en seismisk vibrator , eller inne i en brønn ved hjelp av en roterende eksentrisk masse . Disse bølgene forplanter seg gjennom geologiske lag og reflekterer tilbake, og skaper mønstre som registreres av seismiske sensorer plassert på overflaten eller i borehull. Det kan identifisere migrasjonsveier for CO
2 fjær.

Eksempler på seismisk overvåking av geologisk sekvestrering er Sleipner -bindingsprosjektet , Frio CO
2injeksjonstest og CO2CRC Otway Project . Seismisk overvåking kan bekrefte tilstedeværelsen av CO
2 i en gitt region og kartlegge dens laterale fordeling, men er ikke følsom for konsentrasjonen.

Tracer

Organiske kjemiske sporstoffer, som ikke bruker radioaktive eller kadmiumkomponenter, kan brukes under injeksjonsfasen i et CCS -prosjekt der CO
2injiseres i et eksisterende olje- eller gassfelt, enten for EOR, trykkstøtte eller lagring. Sporemidler og metoder er kompatible med CO
2-og samtidig unikt og skillbart fra selve CO2 eller andre molekyler som er tilstede i underoverflaten. Ved bruk av laboratoriemetodikk med ekstrem påvisbarhet for sporstoff, vil vanlige prøver ved de produserende brønnene oppdage om de injiseres CO
2har migrert fra injeksjonspunktet til produksjonsbrønnen. Derfor er en liten mengde sporstoff tilstrekkelig for å overvåke flytende mønstre under overflaten i stor skala. Av denne grunn er sporemetodikk godt egnet til å overvåke tilstanden og mulige bevegelser av CO
2i CCS -prosjekter. Sporstoffer kan derfor være et hjelpemiddel i CCS -prosjekter ved å fungere som en forsikring om at CO
2er inneholdt i den ønskede plasseringen underoverflaten. Tidligere har denne teknologien blitt brukt til å overvåke og studere bevegelser i CCS -prosjekter i Algerie (Mathieson et al. "In Salah CO 2 Storage JIP: CO 2 sequestration monitoring and verification technologies applied at Krechba, Algeria", Energy Procedia 4: 3596-3603), i Nederland (Vandeweijer et al. “Monitoring the CO
2 injeksjonssted: K12B ”, Energy Procedia 4 (2011) 5471–5478) samt i Norge (Snøhvit).

Flate

Eddy kovarians er en overflateovervåkingsteknikk som måler strømmen av CO
2fra bakken. Det innebærer måling av CO
2konsentrasjoner så vel som vertikale vindhastigheter ved bruk av et vindmåler . Dette gir et mål på den vertikale CO
2fluks. Eddy kovariansetårn kan potensielt oppdage lekkasjer etter å ha redegjort for den naturlige karbonsyklusen, for eksempel fotosyntese og respirasjon av planter. Et eksempel på virvel -kovarianseteknikker er Shallow Release -testen. En annen lignende tilnærming er å bruke akkumuleringskamre for spotovervåking. Disse kamrene er forseglet til bakken med en inn- og utløpsstrøm som er koblet til en gassanalysator. De måler også vertikal fluks. Overvåking av et stort nettsted vil kreve et nettverk av kamre.

InSAR

InSAR -overvåking innebærer at en satellitt sender signaler ned til jordoverflaten der den reflekteres tilbake til satellittens mottaker. Satellitten er derved i stand til å måle avstanden til det punktet. CO
2injeksjon i dype underlag av geologiske steder skaper høyt trykk. Disse lagene påvirker lagene over og under dem, endrer overflatelandskapet. I områder med lagret CO
2, jordoverflaten stiger ofte på grunn av det høye trykket. Disse endringene tilsvarer en målbar endring i avstanden fra satellitten.

Karbonfangst og utnyttelse (CCU)

Sosial aksept

Fra 2014 tilbød publikum enten passiv eller uvillig støtte, på grunn av mangel på kunnskap og kontroversene rundt CCS, samt det faktum at fornybare energikilder vanligvis er billigere å drive.

Flere studier indikerer at risiko- og nytteoppfatning er de viktigste elementene i sosial aksept.

Risikooppfattelse er hovedsakelig relatert til bekymringene for sikkerhetsspørsmålene når det gjelder farer fra driften og muligheten for CO2 -lekkasje som kan sette samfunn, varer og miljø i fare i nærheten av infrastrukturen. Andre opplevde risikoer er knyttet til reiselivs- og eiendomsverdier.

Folk som allerede er påvirket av klimaendringer, som tørke, pleier å være mer støttende mot CCS. Lokalt er lokalsamfunn følsomme for økonomiske faktorer, inkludert jobbskaping, turisme eller relaterte investeringer.

Erfaring er en annen relevant funksjon. Flere feltstudier konkluderte med at folk som allerede er involvert eller vant til industrien, sannsynligvis vil godta teknologien. På samme måte støtter lokalsamfunn som har blitt negativt påvirket av industriell aktivitet mindre CCS.

Få medlemmer av offentligheten vet om CCS. Dette kan tillate misoppfatninger som fører til mindre godkjenning. Ingen sterke bevis knytter kunnskap om CCS og offentlig aksept. Imidlertid fant en studie at kommunikasjon av informasjon om overvåking har en tendens til å ha en negativ innvirkning på holdninger. Motsatt ser det ut til at godkjenning blir forsterket når CCS sammenlignes med naturfenomener.

På grunn av mangel på kunnskap, stoler folk på organisasjoner de stoler på. Generelt opplever ikke-statlige organisasjoner og forskere større tillit enn interessenter og myndigheter. Meninger blant frivillige organisasjoner er blandede. Videre er koblingen mellom tillit og aksept i beste fall indirekte. I stedet har tillit en innflytelse på oppfatningen av risiko og fordeler.

CCS er omfavnet av det grunne økologiske verdensbildet , som fremmer søket etter løsninger på virkningene av klimaendringer i stedet for/i tillegg til å ta opp årsakene. Dette innebærer bruk av avansert teknologi og CCS-aksept er vanlig blant teknooptimister . CCS er en "end-of-pipe" løsning som reduserer atmosfærisk CO
2, i stedet for å minimere bruken av fossilt brensel.

21. januar 2021 kunngjorde Elon Musk at han donerte 100 millioner dollar for en premie for beste karbonfangstteknologi.

Miljørettferdighet

Karbonfangstanlegg er ofte designet for å være plassert i nærheten av eksisterende olje- og gassinfrastruktur. I områder som Gulfkysten vil nye anlegg forverre allerede eksisterende industriell forurensning, noe som setter fargesamfunn i større risiko.

En DeSmog -blogghistorie fra 2021 understreket: "CCS -knutepunkter er sannsynligvis steder i lokalsamfunn som allerede er påvirket av klimakrisen, som Lake Charles og de langs Mississippi -elvens korridor, der det meste av statens karbonforurensning kommer fra fossile kraftverk. Exxon for eksempel støtter et karbonlagringsprosjekt i Houstons skipskanal, et annet miljørettighetssamfunn . "

Politisk debatt

CCS har blitt diskutert av politiske aktører i det minste siden starten på UNFCCC -forhandlingene på begynnelsen av 1990 -tallet, og er fortsatt et veldig splittende spørsmål. CCS var inkludert i Kyoto -protokollen , og denne inkluderingen var en forutsetning for signering av traktaten av USA, Norge, Russland og Canada.

CCS har møtt motstand fra kritikere som sier storskala CCS-distribusjon er risikabelt og dyrt, og at et bedre alternativ er fornybar energi og utsendbar metanpyrolyteturbinkraft . Noen miljøgrupper uttrykte bekymringer over lekkasje gitt den lange lagringstiden som kreves, og sammenlignet CCS med lagring av radioaktivt avfall fra atomkraftverk .

Andre kontroverser oppsto ved bruk av CCS av politiske beslutningstakere som et verktøy for å bekjempe klimaendringer. I IPCCs fjerde vurderingsrapport i 2007 inkluderte en mulig vei for å holde økningen i global temperatur under 2 ° C bruk av negative utslippsteknologier (NET).

Kullutslipp status-quo

Motstanderne hevdet at CCS kunne legitimere fortsatt bruk av fossilt brensel , samt unngå forpliktelser om utslippsreduksjon.

Noen eksempler som i Norge viser at CCS og andre teknologier for fjerning av karbon fikk grep fordi det tillot landet å forfølge sine interesser angående petroleumsindustrien. Norge var et foregangsland innen utslippsreduksjon, og etablerte et CO
2skatt i 1991. Den sterke veksten i oljesektoren i Norge gjorde imidlertid innenlandske utslippskutt stadig vanskeligere gjennom 1990 -tallet. Landets påfølgende regjeringer slet med å føre ambisiøse utslippsreduserende politikker. Kompromisset var satt til å nå ambisiøse utslippskuttmål uten å forstyrre økonomien, noe som ble oppnådd ved i stor grad å stole på Kyoto -protokollens fleksible mekanismer når det gjelder karbonvasker, hvis omfang kan strekke seg utover landegrensene.

Skulle CCS bli sett på som den foretrukne bindingsmetoden, kan beskyttelse for naturlige karbonvasker som skogkledde landområder bli sett på som unødvendig, noe som reduserer ønsket om å beskytte dem.

Miljøfrie organisasjoner

Miljøfrivillige organisasjoner er ikke enige om CCS som et potensielt klimareduserende verktøy.

Den største uenigheten blant frivillige organisasjoner er om CCS vil redusere CO
2 utslipp eller bare forevige bruken av fossilt brensel.

For eksempel er Greenpeace sterkt imot CCS. Ifølge organisasjonen vil bruken av teknologien holde verden avhengig av fossilt brensel. I 2008 publiserte Greenpeace 'False hope: Why Carbon Capture and Storage Won't Save the Climate' for å forklare holdningen. Deres eneste løsning er å redusere fossilt drivstoffbruk. Greenpeace hevdet at CCS kan føre til en dobling av kostnadene for kullanlegg.

På den annen side brukes BECCS i noen IPCC -scenarier for å hjelpe til med å oppnå reduserende mål. Vedtar IPCC -argumentet om at CO
2utslippene må reduseres innen 2050 for å unngå dramatiske konsekvenser, begrunnet Bellona Foundation CCS som en avbøtende handling. De hevdet fossilt brensel er uunngåelig på kort sikt, og derfor er CCS den raskeste måten å redusere CO
2 utslipp.

Eksempelprosjekter

I følge Global CCS Institute var det i 2020 omtrent 40 millioner tonn CO
2per år kapasitet på CCS i drift og 50 millioner tonn per år i utvikling. Derimot slipper verden ut omtrent 38 milliarder tonn CO
2hvert år, så CCS fanget omtrent en tusendel av CO 2020
2 utslipp.

Algerie

I Salah -injeksjon

I Salah var et operativt gassfelt på land med CO
2injeksjon. CO
2ble skilt fra produsert gass og injisert på nytt i Krechba geologiske formasjon på 1 900 meters dyp. Siden 2004 har omtrent 3,8 tonn CO
2har blitt fanget opp under utvinning av naturgass og lagret. Injeksjonen ble suspendert i juni 2011 på grunn av bekymring for tetningens integritet, brudd og lekkasje i grunnfjellet og bevegelse av CO
2utenfor Krechba hydrokarbonleie. Dette prosjektet er kjent for sitt banebrytende innen bruk av overvåkings-, modellerings- og verifiseringsmetoder (MMV).

Australia

På begynnelsen av 2020 -tallet bevilget regjeringen over 300 millioner dollar for CCS både på land og offshore.

Canada

Kanadiske regjeringer forpliktet 1,8 milliarder dollar til å finansiere CCS-prosjekter i perioden 2008-2018. Hovedprogrammene er den føderale regjeringens Clean Energy Fund, Albertas fond for karbonfangst og lagring, og regjeringene i Saskatchewan, British Columbia og Nova Scotia. Canada jobber tett med USA gjennom dialogen mellom USA og Canada for ren energi som ble lansert av Obama -administrasjonen i 2009.

Alberta

Alberta forpliktet seg til 170 millioner dollar i 2013/2014-og totalt 1,3 milliarder dollar over 15 år-for å finansiere to store CCS-prosjekter.

The Alberta Carbon Trunk Linje Project (ACTL), utviklet av Enhance Energy, består av en 240 km rørledning som samler CO
2fra forskjellige kilder i Alberta og transporterer det til Clive oljefelt for bruk i EOR (forbedret oljeutvinning) og permanent lagring. Dette prosjektet på 1,2 milliarder dollar samler inn CO
2fra Redwater Fertilizer Facility og Sturgeon Refinery . Anslagene for ACTL gjør det til verdens største CCS -prosjekt, med en estimert fangstkapasitet på 14,6 Mtpa. Byggeplaner for ACTL er i sine siste faser, og fangst og lagring var forventet å starte en gang i 2019.

Quest Carbon Capture and Storage Project ble utviklet av Shell for bruk i Athabasca Oil Sands Project . Det siteres som verdens første CCS-prosjekt i kommersiell skala. Byggingen begynte i 2012 og avsluttet i 2015. Fangstenheten ligger på Scotford Upgrader i Alberta, Canada, hvor hydrogen produseres for å oppgradere bitumen fra oljesand til syntetisk råolje. Dampmetan -enhetene som produserer hydrogen, avgir CO
2som et biprodukt. Fangstenheten fanger CO
2fra dampmetan -enheten ved bruk av aminabsorpsjonsteknologi og fanget CO
2blir deretter transportert til Fort Saskatchewan hvor den injiseres i en porøs fjellformasjon kalt Basal Cambrian Sands. Fra 2015-2018 lagret prosjektet 3 Mt CO
2 med en hastighet på 1 Mtpa.

Saskatchewan

Grensedammen kraftstasjon enhet 3 prosjekt

Boundary Dam Power Station , som eies av SaskPower, er en kullfyrstasjon som opprinnelig ble tatt i bruk i 1959. I 2010 forpliktet SaskPower seg til å ettermontere brunkull -drevne enhet 3 med en karbonfangst. Prosjektet ble fullført i 2014. Ettermonteringen benyttet en aminabsorpsjonsteknologi etter forbrenning. Den fangede CO
2skulle selges til Cenovus for å bli brukt til Enhanced Oil Recovery (EOR) i Weyburn -feltet. Enhver CO
2ikke brukt til EOR var planlagt brukt av Aquistore -prosjektet og lagret i dype saltvannsvann. Mange komplikasjoner hindret Unit 3 og dette prosjektet i å fungere så mye som forventet, men mellom august 2017 - august 2018 var Unit 3 online for 65%/dag i gjennomsnitt. Prosjektet har en navneskiltkapasitet for fangst på 1 Mtpa. De andre enhetene skal avvikles innen 2024. Fremtiden for den ene ettermonterte enheten er uklar.

Great Plains Synfuel Plant og Weyburn-Midale Project

Great Plains Synfuel Plant, eid av Dakota Gas , er en kullgassifiseringsoperasjon som produserer syntetisk naturgass og forskjellige petrokjemikalier fra kull. Anlegget startet driften i 1984, mens CCS begynte i 2000. I 2000 ettermonterte Dakota Gas anlegget og planla å selge CO
2til Cenovus og Apache Energy, for EOR i Weyburn- og Midale -feltene i Canada. Midale -feltene ble injisert med 0,4 Mtpa og Weyburn -feltene ble injisert med 2,4 Mtpa for en total injeksjonskapasitet på 2,8 Mtpa. Den Weyburn-Midale Carbon Dioxide Prosjekt (eller IEA GHG Weyburn-Midale CO
2Monitoring and Storage Project), ble utført der. Injeksjonen fortsatte selv etter at studien var avsluttet. Mellom 2000 og 2018, over 30 Mt CO
2 ble injisert.

Kina

Fra og med 2019 utgjorde kull rundt 60% av Kinas energiproduksjon. Flertallet av CO
2utslipp kommer fra kullkraftverk eller kull-til-kjemiske prosesser (f.eks. produksjon av syntetisk ammoniakk, metanol, gjødsel, naturgass og CTL ). I følge IEA er rundt 385 av Kinas 900 gigawatt kullkraftkapasitet nær steder som er egnet for CCS. Fra 2017 er tre CCS -anlegg i drift eller i slutten av byggetrinnene, og tegner CO
2fra naturgassbehandling eller petrokjemisk produksjon. Minst åtte flere anlegg er i tidlig planlegging og utvikling, hvorav de fleste er målrettet mot utslipp av kraftverk, med et injeksjonsmål for EOR.

CNPC Jilin oljefelt

Kinas første karbonfangstprosjekt var Jilin -oljefeltet i Songyuan , Jilin -provinsen . Det startet som et pilot -EOR -prosjekt i 2009, og utviklet seg til en kommersiell operasjon for China National Petroleum Corporation (CNPC). Den siste utviklingsfasen fullført i 2018. Kilden til CO
2er det nærliggende Changling -gassfeltet, hvorfra naturgass med ca. 22,5% utvinnes. Etter separasjon ved naturgassprosesseringsanlegget ble CO
2blir transportert til Jilin via rørledning og injisert for en 37% forbedring i oljeutvinning ved oljefeltet med lav permeabilitet. Med kommersiell kapasitet injiserer anlegget for tiden 0,6 Mt CO
2 per år, og den har injisert en kumulativ sum på over 1,1 millioner tonn i løpet av sin levetid.

Sinopec Qilu petrokjemiske CCS -prosjekt

Sinopec utvikler en karbonfangstenhet hvis første fase skulle være operativ i 2019. Anlegget ligger i Zibo City , Shandong -provinsen , hvor et gjødselanlegg produserer CO
2fra kull/koksgassifisering. CO
2skal fanges opp av kryogen destillasjon og vil bli transportert via rørledning til det nærliggende Shengli oljefeltet for EOR. Byggingen av den første fasen begynte innen 2018, og forventet å fange opp og injisere 0,4 Mt CO
2per år. Oljefeltet Shengli er destinasjonen for CO
2.

Yanchang Integrated CCS Project

Yanchang Petroleum utvikler karbonfangstanlegg ved to kull-til-kjemiske anlegg i Yulin City , Shaanxi-provinsen . Det første fangstanlegget er i stand til å fange 50 000 tonn per år og ble ferdigstilt i 2012. Byggingen av det andre anlegget startet i 2014 og forventet å være ferdig i 2020, med en kapasitet på 360 000 tonn per år. Denne CO
2vil bli transportert til Ordos-bassenget , en av Kinas største kull-, olje- og gassproduserende regioner med en rekke oljereservoarer med lav og ultra-lav permeabilitet . Mangel på vann har begrenset bruken av vann for EOR, så CO
2 øke produksjonen.

Tyskland

Det tyske industriområdet Schwarze Pumpe, omtrent 4 kilometer sør for byen Spremberg , var hjemmet til verdens første demonstrasjon CCS -kullverk, Schwarze Pumpe kraftstasjon . Minipilotanlegget ble drevet av en Alstom -bygget oxy -fuel -kjele og er også utstyrt med et røykgassrenseanlegg for å fjerne flyveaske og svoveldioksid . Det svenske selskapet Vattenfall AB investerte rundt 70 millioner euro i det toårige prosjektet som startet 9. september 2008. Kraftverket, som er vurdert til 30 megawatt , var et pilotprosjekt som skulle fungere som en prototype for fremtidig fullskala kraft planter. 240 tonn CO per dag
2ble lastebil 350 kilometer for å bli injisert i et tomt gassfelt. Tysklands BUND -gruppe kalte det et " fikenblad ". For hvert tonn kull brent, 3,6 tonn CO
2er produsert. CCS -programmet ved Schwarze Pumpe ble avsluttet i 2014 på grunn av ikke -levedyktige kostnader og energibruk.

Det tyske verktøyet RWE driver en pilotskala CO
2skrubber ved brunkullfyrt Niederaußem kraftstasjon bygget i samarbeid med BASF (leverandør av vaskemiddel) og Linde engineering.

I Jänschwalde, Tyskland, er en plan under arbeid for en Oxyfuel -kjele, vurdert til 650 termisk MW (rundt 250 elektrisk MW), som er omtrent 20 ganger mer enn Vattenfalls 30 MW pilotanlegg under bygging, og kan sammenlignes med dagens største Oxyfuel -test rigger på 0,5 MW. Etter-forbrenning fangst teknologi vil også bli demonstrert på Jänschwalde.

Nederland

Utviklet i Nederland, hjelper en elektrokatalyse av et kobberkompleks til å redusere CO
2til oksalsyre .

Norge

I Norge har CO
2Technology Center (TCM) på Mongstad begynte byggingen i 2009, og fullført i 2012. Det inkluderer to fangstteknologiske anlegg (en avansert amin og en kjølt ammoniakk), som begge fanget røykgass fra to kilder. Dette inkluderer et gassfyrt kraftverk og raffineri røykgass (lik kullfyrt kraftverk) røykgass.

I tillegg til dette var Mongstad-området også planlagt å ha et fullskala CCS-demonstrasjonsanlegg. Prosjektet ble forsinket til 2014, 2018, og deretter på ubestemt tid. Prosjektkostnaden steg til 985 millioner dollar. Så i oktober 2011 avskrev Aker Solutions sin investering i Aker Clean Carbon og erklærte at karbonbindingsmarkedet var "dødt".

Oktober 2013 ba Norge Gassnova , det norske statlige foretaket for karbonfangst og -lagring, om ikke å signere noen kontrakter for karbonfangst og -lagring utenfor Mongstad.

I 2015 gjennomgikk Norge gjennomførbarhetsstudier og håpet å ha et fullskala demonstrasjonsprosjekt for karbonfangst innen 2020.

I 2020 kunngjorde det deretter "Longship" ("Langskip" på norsk). Dette 2,7 milliarder CCS -prosjektet skal fange opp og lagre karbonutslippene fra Norcems sementfabrikk i Brevik. Den planlegger også å finansiere Fortum Oslos avfallsforbrenningsanlegg. Til slutt vil det finansiere transport- og lagringsprosjektet "Northern Lights", et felles prosjekt mellom Equinor, Shell og Total. Dette sistnevnte prosjektet vil transportere flytende CO
2fra fangstanlegg til en terminal på Øygarden i Vestland fylke. Derfra CO
2 pumpes gjennom rørledninger til et reservoar under havbunnen.

Sleipner CO
2 Injeksjon

Sleipner er et fullt operativt offshore gassfelt med CO
2injeksjon startet i 1996. CO
2skilles fra produsert gass og injiseres på nytt i Utsira saltvann (800–1000 m under havbunnen) over hydrokarbonreservoarene. Denne akvifer strekker seg mye lenger nord fra Sleipner -anlegget i sin sørlige ekstreme. Reservoarets store størrelse står for hvorfor 600 milliarder tonn CO
2forventes å bli lagret, lenge etter at Sleipner naturgassprosjekt er avsluttet. Sleipner -anlegget er det første prosjektet som injiserer fanget CO
2til en geologisk funksjon for lagring i stedet for å kompromittere EOR økonomisk .

De forente arabiske emirater

Abu Dhabi

Etter suksessen med pilotanlegget i november 2011, flyttet Abu Dhabi National Oil Company og Abu Dhabi Future Energy Company til å opprette det første kommersielle CCS -anlegget i jern- og stålindustrien. CO
2er et biprodukt av jernfremstillingsprosessen. Den transporteres via en 50 km rørledning til Abu Dhabi National Oil Company oljereserver for EOR . Anleggets kapasitet er 800 000 tonn per år. Fra 2013 gjenvinnes mer enn 40% av gassen som produseres av råoljeproduksjonsprosessen innen oljefeltene for EOR.

Storbritannia

Budsjettet for 2020 bevilget 800 millioner pund til å prøve å lage CCS -klynger innen 2030 for å fange CO
2fra tungindustrien og et gasskraftverk og lagre det under Nordsjøen . The Crown Estate er ansvarlig for lagring rettigheter på britisk sokkel, og det har tilrettelagt arbeid på offshore CO
2 lagringstekniske og kommersielle problemer.

Et forsøk på bioenergi med karbonfangst og lagring (BECCS) ved en vedfyrt enhet i Drax kraftstasjon i Storbritannia startet i 2019. Hvis det lykkes kan dette fjerne ett tonn CO per dag CO
2 fra atmosfæren.

I Storbritannia er CCS under vurdering for å hjelpe til med industri og oppvarming av karbonisering.

forente stater

I tillegg til individuelle karbonfangst- og bindingsprosjekter, jobber ulike programmer for å forske, utvikle og distribuere CCS -teknologier i stor skala. Disse inkluderer National Energy Technology Laboratory (NETL) Carbon Sequestration Program, regionale partnerskap for karbonbinding og Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF).

I september 2020 tildelte det amerikanske energidepartementet 72 millioner dollar i føderal finansiering for å støtte utviklingen og utviklingen av karbonfangstteknologier. Under dette kostnadsdelte programmet tildelte DOE 51 millioner dollar til ni nye prosjekter for kull- og naturgasskraft og industrielle kilder.

De ni prosjektene skulle utforme innledende ingeniørstudier for å utvikle teknologier for biprodukter på industriområder. Prosjektene som er valgt er:

1. Gjør det mulig å produsere stål med lave karbonutslipp gjennom CO
   2 Capture from Blast Furnace Gases - ArcelorMittal USA
2. LH CO2MENT Colorado Project - Electricore
3. Engineering Design av en Polaris Membrane CO
   2 Capture System at a Cement Plant - Membrane Technology and Research (MTR) Inc.
4. Engineering Design av en Linde-BASF Advanced Post-Combustion CO
   2Capture Technology at a Linde Steam Methane Reforming H ₂ Plant - Praxair
5. Initial Engineering and Design for CO
   2 Fangst fra etanolanlegg - University of North Dakota Energy & Environmental Research Center
6. Chevron Natural Gas Carbon Capture Technology Testing Project - Chevron USA, Inc.
7. Teknisk skala Demonstrasjon av transformasjonsløsningsmiddel på NGCC røykgass-ION Clean Energy Inc.
8. Engineering-Scale Test av et vann-magert løsningsmiddel for fangst etter forbrenning-Electric Power Research Institute Inc.
9. Engineering Scale Design og testing av Transformational Membrane Technology for CO
   2 Capture - Gas Technology Institute (GTI)

21 millioner dollar ble også tildelt 18 prosjekter for teknologier som fjerner CO
2fra atmosfæren. Fokuset var på utvikling av nye materialer for bruk i direkte luftfangst og vil også fullføre felttesting. Prosjektene:

1. Direkte luftfangst ved hjelp av nye strukturerte adsorbenter - Electricore
2. Avansert integrert retikulært Sorbent-belagt system for å fange CO
   2 fra atmosfæren - GE Research
3. MIL-101 (Cr) -Aminine Sorbents Evaluation Under Realistic Direct Air Capture Conditions-Georgia Tech Research Corporation
4. Demonstrasjon av et kontinuerlig bevegelses direkte luftoppsamlingssystem-Global Thermostat Operations, LLC
5. Eksperimentell demonstrasjon av svingning av alkalitetskonsentrasjon for direkte luftfangst av CO
   2 - Harvard University
6. Høyytende, hybrid polymermembran for CO
   2 Skillelse fra Ambient Air - InnoSense, LLC
7. Transformasjonssorberende materialer for en vesentlig reduksjon i energikravet for direkte luftfangst av CO
   2 - InnoSepra, LLC
8. Et kombinert vann og CO
   2 Direct Air Capture System - IWVC, LLC
9. TRAPS: Tunable, Rapid-opptak, AminoPolymer Airgel Sorbent for Direct Air Capture of CO
   2 - Palo Alto forskningssenter
10. Direkte luftfangst ved bruk av fangede små aminer i hierarkiske nanoporøse kapsler på porøse elektrospunne hule fibre - Rensselaer Polytechnic Institute
11. Utvikling av Advanced Solid Sorbents for Direct Air Capture - RTI International
12. Direct Air Capture Recovery of Energy for CCUS Partnership (DAC RECO2UP) - Southern States Energy Board
13. Membranadsorbenter som består av selvmonterte uorganiske nanokasser (SINCs) for supersnelle direkte luftinnfangning muliggjort av passiv kjøling-SUNY
14. Lav regenereringstemperatur Sorbenter for direkte luftfangst av CO
    2 - Susteon Inc.
15. Neste generasjon fiberinnkapslede nanoskala hybridmaterialer for direkte luftfangst med selektiv vannavvisning-Tillitsmenn ved Columbia University i New York City
16. Gradient Amine Sorbents for Low Vacuum Swing CO
    2 Fangst ved omgivelsestemperatur - University of Akron
17. Elektrokjemisk drevet CO
    2 Separasjon - University of Delaware
18. Utvikling av nye materialer for direkte luftfangst av CO
    2 - University of Kentucky Research Foundation

Kemper -prosjektet

Den Kemper-prosjektet er en gasskraftverket som bygges i Kemper County, Mississippi . Det var opprinnelig planlagt som et kullfyrt anlegg. Mississippi Power , et datterselskap av Southern Company , begynte byggingen i 2010. Hadde det blitt operativt som et kullfabrikk, ville Kemper-prosjektet ha vært et første-i-sitt-slag kraftverk som benyttet forgassings- og karbonfangstteknologier i denne skalaen. Utslippsmålet var å redusere CO
2til samme nivå et tilsvarende naturgassanlegg ville produsere. I juni 2017 kunngjorde forslagsstillerne - Southern Company og Mississippi Power - at anlegget bare ville brenne naturgass.

Byggingen ble forsinket og den planlagte åpningen ble presset tilbake over to år, mens kostnaden økte til 6,6 milliarder dollar - tre ganger det opprinnelige estimatet. Ifølge en Sierra Club -analyse er Kemper det dyreste kraftverket som noen gang er bygget for watt strøm det vil generere.

Terrell prosessanlegg for naturgass

Terrell -anlegget i Texas, USA, åpnet i 1972, og var det eldste industrielle CCS -prosjektet som opererte fra 2017. CO
2blir fanget opp under gassbehandling og transporteres hovedsakelig via Val Verde -rørledningen der den til slutt injiseres ved Sharon Ridge oljefelt og andre sekundære vasker for bruk i EOR. Anlegget fanger gjennomsnittlig et sted mellom 0,4 og 0,5 millioner tonn CO
2 per år.

Enid gjødsel

Fra og med 1982 er anlegget som eies av Koch Nitrogen -selskapet det nest eldste store CCS -anlegget som fortsatt er i drift. den CO
2som fanges opp er et biprodukt med høy renhet fra nitrogengjødselproduksjon. Prosessen blir økonomisk ved å transportere CO
2 til oljefelt for EOR.

Shute Creek gassbehandlingsanlegg

7 millioner tonn CO
2blir utvunnet årlig fra ExxonMobils Shute Creek gassbehandlingsanlegg nær La Barge , Wyoming , og transporteres med rørledning til forskjellige oljefelt for EOR. Startet i 1986, fra 2017 hadde dette prosjektet den nest største CO
2 fange kapasitet i verden.

Petra Nova

Den Petra Nova -prosjektet er en milliard dollar Endeavour foretatt av NRG Energy og JX Nippon delvis ettermontere deres felleseide WA Parish kullfyrte kraftverk med post-combustion fangst. Anlegget, som ligger i Thompsons, Texas (like utenfor Houston), gikk i kommersiell tjeneste i 1977. Karbonfangst begynte 10. januar 2017. WA Parish -enhet 8 genererer 240 MW og 90% av CO
2(eller 1,4 millioner tonn) ble fanget opp per år. den CO
2(99% renhet) komprimeres og ledes rundt 82 miles til West Ranch Oil Field, Texas, for EOR. Feltet har en kapasitet på 60 millioner fat olje og har økt produksjonen fra 300 fat per dag til 4000 fat daglig. 1. mai 2020 stengte NRG Petra Nova, med henvisning til lave oljepriser under COVID-19-pandemien . Anlegget hadde også angivelig hatt hyppige driftsstans og savnet målet om karbonbinding med 17% i løpet av de tre første driftsårene. I 2021 ble anlegget slått ned.

Illinois Industrial

Illinois Industrial Carbon Capture and Storage -prosjektet er dedikert til geologisk CO
2Oppbevaring. Prosjektet mottok en investering på 171 millioner dollar fra DOE og over 66 millioner dollar fra privat sektor. den CO
2er et biprodukt av gjæringsprosessen ved maisetanolproduksjon og lagres 7000 fot under jorden i Mount Simon Sandstone saltvann. Sequestrasjon begynte i april 2017 med en karbonfangstkapasitet på 1 Mt/a.

NET Power Demonstration Facility

Den Nettoeffekt demonstrasjonsanlegg er en oksy-forbrenning av naturgass anlegg som opererer ved den Allam kraftsyklus . På grunn av sin unike design er anlegget i stand til å redusere luftutslippene til null ved å produsere en nesten ren strøm av CO
2. Anlegget fyrte første gang i mai 2018.

Century Plant

Occidental Petroleum driver sammen med SandRidge Energy et prosessanlegg for hydrokarbongass i West Texas og tilhørende rørledningsinfrastruktur som gir CO
2for utvidet oljeutvinning (EOR). Med en CO
2fangstkapasitet på 8,4 Mt/a, Century -anlegget er den største enkeltindustrikilden CO
2 fangstanlegg i verden.

Utvikle prosjekter

ANICA - Avansert indirekte oppvarmet karbonatløyfeprosess

ANICA -prosjektet fokuserer på å utvikle økonomisk gjennomførbar teknologi for karbonfangst for kalk- og sementanlegg, som er ansvarlig for 5% av de totale menneskeskapte karbondioksidutslippene . I 2019 begynte et konsortium på 12 partnere fra Tyskland , Storbritannia og Hellas å jobbe med å integrere indirekte oppvarmet karbonatløsing (IHCaL) -prosess i sement- og kalkproduksjon. Prosjektet tar sikte på å senke energiboten og CO
2unngåelse av kostnader for CO
2fangst fra kalk- og sementanlegg .

Rotterdam havn CCUS Backbone Initiative

Forventet i 2021, hadde Port of Rotterdam CCUS Backbone Initiative som mål å implementere en "ryggrad" av delt CCS -infrastruktur for bruk av virksomheter rundt Rotterdam havn i Rotterdam , Nederland. Prosjektet er overvåket av Rotterdam havn, naturgasselskapet Gasunie og EBN. Den har til hensikt å fange opp og lagre 2 millioner tonn CO
2per år og øke dette antallet i årene som kommer. Selv om det er avhengig av selskapenes deltakelse, er målet med dette prosjektet å redusere karbonavtrykket i industrisektoren i Rotterdam havn kraftig og etablere en vellykket CCS -infrastruktur i Nederland etter det nylig avlyste ROAD -prosjektet. CO
2fanget fra lokale kjemiske anlegg og raffinerier vil begge bli avsatt i havbunnen i Nordsjøen . Muligheten for et CCU -initiativ har også blitt vurdert, der den fangede CO
2 vil bli solgt til hagebedrifter, som vil bruke den til å øke hastigheten på planteveksten, så vel som andre industrielle brukere.

Climeworks Direct Air Capture Plant og CarbFix2 Project

Climeworks åpnet det første kommersielle direkte luftfangstanlegget i Zürich , Sveits. Prosessen deres innebærer å fange CO
2direkte fra omgivelsesluften ved hjelp av et patentert filter, som isolerer fanget CO
2ved høy varme, og til slutt transportere den til et drivhus i nærheten som gjødsel . Anlegget er bygget nær et avfallsgjenvinningsanlegg som bruker overskuddsvarmen til å drive Climeworks -anlegget.

Climeworks jobber også med Reykjavik Energy på CarbFix2 -prosjektet med finansiering fra EU. Dette prosjektet ligger i Hellisheidi, Island, og bruker direkte luftfangstteknologi for geologisk lagring av CO
2i forbindelse med et stort geotermisk kraftverk . En gang CO
2blir fanget opp ved hjelp av Climeworks filtre, det blir oppvarmet ved hjelp av varme fra det geotermiske anlegget og bundet til vann. Det geotermiske anlegget pumper deretter det kullsyreholdige vannet til underjordiske fjellformasjoner der CO
2reagerer med basaltisk grunnfjell og danner karbonatmineraler .

ÅPEN100

OPEN100-prosjektet, som ble lansert i 2020 av The Energy Impact Center (EIC), er verdens første åpen kildekode-plan for distribusjon av atomkraftverk . Energy Impact Center og OPEN100 tar sikte på å snu klimaendringene innen 2040 og tror at atomkraft er den eneste mulige energikilden som driver CCS uten kompromiss med å frigjøre nytt CO
2.

Dette prosjektet har til hensikt å samle forskere, designere, forskere, ingeniører, tenketanker, etc. for å hjelpe til med å samle forskning og design som til slutt vil utvikle seg til en plan som er tilgjengelig for publikum og kan brukes i utviklingen av fremtidige atomkraftverk.

Se også

• LØSNINGSMIDDEL FOR LAV VISKOSITET FOR VANNLÅNG FOR KARBONFANGST

Referanser

Kilder

• UK Committee on Climate Change (2018). Biomasse i en lav-karbon økonomi (PDF) .
• Fajardy, Mathilde; Köberle, Alexandre; Mac Dowell, Niall; Fantuzzi, Andrea (2019). "BECCS -distribusjon: en realitetskontroll" (PDF) . Grantham Institute Imperial College London.

Bibliografi

Eksterne linker

• Medier relatert til karbonfangst og -lagring på Wikimedia Commons
• DOE Fossil Energy Department of Energy -programmer i CO
  2 fangst og lagring
• Det amerikanske energidepartementet
• Carbon Capture: A Technology Assessment Congressional Research Service
• Gulfkysten i USA
• Zero Emissions Platform - teknisk rådgiver for EU -kommisjonen om distribusjon av CCS og CCU
• Nasjonal vurdering av geologisk CO
  2Lagringsressurser: Resultater USAs geologiske undersøkelse
• MIT Carbon Capture and Sequestration