Как очистить Землю от лишнего углекислого газа? Энергетики нашли решение
Одеяло помогает согреться, а теплица в холодное лето поддерживает на грядке жаркий климат. Так и углекислый газ (CO₂) вместе с другими парниковыми газами действуют на Землю: задерживают в атмосфере солнечное тепло, которое без них отражалось бы от поверхности планеты обратно в космос. Получается, малое количество парниковых газов в атмосфере — плохо, а слишком большое? Тоже плохо. Их избыток может привести к засухам и лесным пожарам, таянию ледников и вечной мерзлоты.
Человечеству нужно все больше энергии, и мы еще долго будем использовать углеводороды как основной источник топлива, тепла и электричества. Значит, необходимо создать и внедрять технологии для снижения концентрации углекислого газа в атмосфере.
Откуда в атмосфере «лишний» углекислый газ
Источники углекислого газа в атмосфере делятся на естественные и антропогенные, то есть возникшие в результате деятельности человека. К естественным относятся извержения вулканов, дыхание животных и растений, разложение органического вещества, лесные пожары. Среди антропогенных источников — потребление ископаемого топлива, промышленные процессы, сельское хозяйство.
По данным Международного энергетического агентства, на долю электроэнергетики приходится 40% всех мировых антропогенных выбросов CO₂, причем три четверти от этой цифры — угольные электростанции. Транспорт и промышленность дают почти по 25% от всех выбросов, еще 10% обеспечивает обогрев зданий.
Николай Гаврилов
эксперт по инновациям
В случае повышения эффективности технологий можно будет улавливать миллиарды тонн CO₂ ежегодно.
Из трубы под землю
Сегодня в мире около 200 проектов по улавливанию углекислого газа: 30 из них успешно применяют в промышленности, остальные — на стадии планирования и оценки. Если посмотреть на проекты с точки зрения технологий, то улавливание CO₂ из воздуха предусматривают 10% из них, остальные направлены на то, чтобы извлекать углекислый газ на промышленных объектах и не пускать его в атмосферу.
«Поймать» углекислый газ можно на любом промышленном объекте, использующем ископаемое топливо. Например, дымовые газы электростанций пропускают через колонну с растворителем, который «захватывает» молекулы CO₂ и образует с ними химические соединения. Затем из этих соединений выделяют CO₂, готовый к утилизации.
«Несмотря на наличие проверенных технологий улавливания CO₂, на сегодняшний день реальные примеры показывают, что эти решения не всегда работают стабильно, а фактические показатели по улавливанию бывают далеки от проектных. К тому же, установка улавливания углекислого газа тоже потребляет топливо, а это дополнительные выбросы», — пояснил Николай Гаврилов.
Углекислый газ сжижают при повышенном давлении и хранят под землей в естественных геологических пустотах. Одни из лучших мест для захоронения CO₂ — выработанные месторождения нефти и газа. Это надежные резервуары, которые сформировала сама природа, герметично храня там газ миллионы лет.
Еще один вариант — закачка газа в нефтеносные пласты на действующих месторождениях. Так можно даже повысить показатели добычи: углекислый газ снижает вязкость нефти и повышает ее подвижность. В результате приток углеводородов к скважине увеличивается, и из пласта можно извлечь дополнительную нефть.
Пойманный CO₂ можно также использовать в тепличных комплексах, при производстве газировки, продуктов питания, удобрений, топлива и сухого льда.
Будущее технологий утилизации CO₂
Сегодня в мире закачивают в пласты около 45 миллионов тонн углекислого газа в год — весьма скромная цифра. Чтобы ограничить рост среднегодовой температуры в соответствии с целями Парижского соглашения по климату, которое приняли 175 стран, к 2050 году эту цифру нужно увеличить в 100–200 раз.
Повсеместное внедрение технологий улавливания и хранения углекислого газа — дорогое удовольствие. Проекты можно делать дешевле, если повысить эффективность технологий и наладить массовое производство оборудования. Повлиять на экономическую привлекательность таких проектов также могут налоговые стимулы.
«Относительно невысокая стоимость технологий утилизации углекислого газа достигается в процессах газопереработки. Улавливание CO₂ в дымовых газах (например, на электростанциях) стоит дороже: содержание углекислоты в потоке ниже. Еще дороже «ловить» углекислый газ в атмосфере, где его концентрация меньше, чем в трубе».
Один из способов снизить стоимость проектов по улавливанию углекислого газа — разработать новые технологии и материалы для улавливания газа низкой концентрации, например создать пористые структуры из металла и органики. Опытные образцы таких структур задерживают до 90% CO₂ в выбросах газовых электростанций.
Второй путь — создать масштабную инфраструктуру для транспортировки и захоронения CO₂, внедрять технологии на большом числе промышленных объектов. Чем больше углекислого газа будут улавливать и хранить, тем меньше будут затраты в пересчете на тонну. Для этого в мире создают огромные хабы, которые совместно будут использовать компании-источники выбросов.
В России наиболее подходящие места для создания крупных хранилищ CO₂ расположены в нефтегазоносных регионах Западной Сибири и Оренбургской области. Чтобы использовать «природные резервуары», важен опыт применения технологий по закачке в них углекислого газа. Подобные проекты реализовывала «Газпром нефть»: в 2013 году для одного из месторождений сербской компании NIS была разработана технология, позволяющая улавливать и закачивать углекислый газ в нефтяные пласты на глубину более 2,5 километра. Сейчас в России проходят оценку крупные пилотные проекты по улавливанию и хранению углекислого газа.
По ряду оценок, пригодных для захоронения углекислого газа нефтяных и газовых месторождений в России хватит на 180 лет закачки выбросов CO₂ со всей территории нашей страны.
