Az ötlet tényleg nem nagyon bonyolult: fogjuk fel és gyűjtsük össze a szén-dioxidot mielőtt azt a légkörbe kieresztenénk, és tároljuk a föld alatt, ahonnan nem tud megszökni. Ahelyett, hogy a klímaváltozást segítenék, a hőerőművek és az áramtermelés nulla (vagy akár negatív) szén-dioxid kibocsátással rendelkeznének, miközben a föld alatti sós vizes vagy korábban fosszilis energiahordozó rétegeket töltenék fel.

A világ legelső szén-dioxid, úgynevezett CCS (carbon capture and storage) projektje a norvég Sleipner-ben indult be 1996-ban egy földalatti tárolóba való szén-dioxid sajtolással. A működése óta több mint 20 millió tonna szén-dioxidot tárolnak itt. Bár ez elsőre talán soknak tűnik, ez messze nem elég, írja a Conversation. Az International Energy Agency számítása szerint 2030-ig legalább 21400 millió tonna szén-dioxidot kellene tárolnunk ahhoz, hogy a klímaváltozással együtt járó globális átlaghőmérséklet emelkedést 2 °C alatt tarthassuk. 2017 végéig azonban csak 442 millió tonna szén-dioxidot tároltunk a föld alatt.

Miért ilyen lassú ennek a technológiának a széleskörű alkalmazása?

Az első komoly ok az ilyen beruházások magas induló költsége. Persze hosszú távon nézve a kezdeti költségek messze alatta maradnak azoknak, amikre akkor lesz szükség, ha most nem csinálunk semmit a kibocsátott szén-dioxiddal.

De további gondok is vannak egy ilyen beruházással. Ha a föld alatti tározóba sajtolt szén-dioxidot ott kell tartani néhány ezer, tízezer vagy millió évig, de a mostani beruházó vállalat megszűnik néhány évtized múlva, ki fogja a költségeket állni, ha egyszer a szén-dioxid mégiscsak elkezd szivárogni? Vagy milyen biztosítást lehet kötni egy ilyen beruházásra, hogy a mostani és jövőbeli problémákat megoldjuk, és ki fizesse azt?

A szén-dioxid szivárgása visszatérő téma és talán a fő oka annak, hogy a CCS technológiák alig terjedtek el, és csak elenyésző számban üzemelnek ilyen telepek. A CCS körüli félreértések, a társadalmi véleményformálók általános bizalmatlansága az olajvállalatokkal szemben, annak a hibás feltételezése, hogy például a CCS és a hidraulikus frakking között valamilyen kapcsolat van, sokakat meggyőzött arról, hogy a szén-dioxid szivárgásának valószínűsége sokkal magasabb, mint ami ténylegesen lenne.

Szerencsére van elég ok és tudományos tény arra vonatkozóan, hogy miért is marad a föld alatti tározókba sajtolt szén-dioxid ténylegesen a föld alatt, akár millió évekre is. Emögött természetes folyamatok állnak, amelyeket előre kiszámíthatóan lehet felhasználni a megfelelő telephely és tározó rétek kiválasztásával és annak megfelelő alkalmazásával.

1. A kőolaj és földgáz mezők is így működnek

A kőolaj és a földgáz, mint minden más folyadék, engedelmeskedik a felhajtó erőnek. A porózus és áthatolható közegben mind a kettő felfelé mozdul el, amíg áthatolhatatlan rétegbe ütközik. Ez a réteg fedőként maga alatt tartja őket. A mostani kőolaj és földgáz mezők évmilliók alatt alakultak ki, mégpedig annak köszönhetően, hogy a föld alatti rétegben lassan áramló szénhidrogének megrekedtek az ilyen, számukra áthatolhatatlan rétegek alatt.

Ez a folyamat, amit szerkezeti csapdába ejtésnek (angolul "structural trapping") is hívnak, a kőolaj és földgáz mellett a szén-dioxiddal is ugyanúgy működik. Egy megfelelően kiválasztott föld alatti tározó több ilyen, a szén-dioxid számára áthatolhatatlan réteget kell, hogy tartalmazzon egymás felett. Erre azért van szükség, hogy a várható geológiai események, amelyek során például egy ilyen rétegben törés következhet be, az egymás fölött — akár több száz vagy ezer méterre — elhelyezkedő rétegek meg tudják állítani a szén-dioxid kiszabadulását. De emellett még vannak más természetes folyamatok, amelyek segítenek a szén-dioxidot a föld alatt tartani.

2. Mikroszkopikus buborékok a kőzetek pórusaiban

Bizonyára sokan észleltek hasonlót: a víz alatt tartott szivacsban mindig maradnak kisebb buborékok, amelyek hosszabb vízalatti tárolás után sem tűnnek el. Hasonlóan, a föld alatti porózus kőzetekben is lehetséges gázokat tárolni hosszú ideig, főleg, ha azok oldékonysága a kőzetet átitató folyadékban nagyon alacsony vagy a gáz már telítette a folyadékot. Ez egy viszonylag egyszerűen modellezhető fizikai folyamat.

Amikor szén-dioxidot sajtolunk sós vizes kőzetrétegekbe, a gáz egy része hasonló mikroszkopikus buborékok formájában kerül majd tárolásra. A tudományos kísérletek szerint a szén-dioxid mennyiségének legalább 12 és legfeljebb 92%-a kerül így tárolásra a vizsgált kőzet típusokban.

3. Gáz feloldás sós rétegvízben

A szén-dioxid oldható vízben, ezt szinte mindenki tudja, főleg nagy nyomáson. A föld alatti kőzetrétegek jelentős része tartalmaz vizet, amely sótartalma viszonylag magas a hosszú ideje tartó kiegyenlítődési folyamatok (kőzet feloldás is kicsapódás) miatt. Az ilyen rétegekbe sajtolt szén-dioxid szinte azonnal elkezd feloldódni ebben a rétegvízben. Az így feloldott szén-dioxid csak akkor fog távozni a rétegből, ha annak hőmérséklete, nyomása és kémiai összetétele hirtelen és számottevő mértékben megváltozik, aminek nagyon kicsi a valószínűsége, még geológiai távlatokban is.

Emellett, mivel a szén-dioxiddal telített sós víz sűrűsége nagyobb, mint a szén-dioxid mentesé, a telített folyadék mélyebb rétegekbe tud lesüllyedni, tovább távolítva azt a felszíntől. Egy járulékos előny az ilyesfajta mozgás további előnye az, hogy "keveri" a rétegben található folyadékot, aminek következtében további szén-dioxidot lehet biztonságosan itt tárolni.

Több száz vagy ezer év alatt aztán a feloldott széndioxid a réteg kőzeteiben található fém ionokkal karbonát sókat tud képezni. Az így képzett sók az oldhatósági határuk felett rendszerint kicsapódnak a vízből. Ez a kémiai folyamat nagyjából egyirányúnak tekinthető és egy még biztosabb módját jelenti a szén-dioxid tárolásnak, hiszen az így kialakult sókból sokkal nehezebb a szén-dioxidot visszanyerni. Ez az alapvető szén-dioxid tárolási mechanizmus, amelyet az izlandi Carbfix projektben használnak ki, hogy szén-dioxidot tároljanak biztonságosan a föld alatti bazalt rétegben.

Megéri a kockázatot?

Balesetek mindig történnek, és a CCS technológia, mint bármely más emberi aktivitás, bizonyos kockázattal jár. De azt is tudjuk, hogy a szén-dioxid tárolási helyeket, ha valami történne velük, sokkal kevesebb szén-dioxid szabadul fel, mint amennyit oda tároltunk, pont a fent említett fizikai állandósult gázelnyelés vagy kémiai megkötés miatt. A jelenlegi becslések szerint a fenti természetes folyamatok a föld alatt tárolt szén-dioxid nagy részét (akár 98%-t) is megkötik, több tízezer évre. Még abban az esetben is, ha a tárolókat teljesen magukra hagyva a lehető legrosszabb történik, a föld alatt tárolt mennyiség legalább 78%-a a föld alatt marad végérvényesen.

A szén-dioxid tárolással együtt járó kockázatokat nem csak önmagukban, hanem a szén-dioxid tárolás kihagyásának kockázatával is össze kell vetni egy döntéshozatalnál. A jelenlegi alapállapot szerint a megtermelt szén-dioxid 100%-t a légkörbe bocsátjuk. Rengeteg olyan iparág van, ahol jelenleg és előreláthatóan nincs alternatív megoldás a szén-dioxid termelés kiváltására — például a cement- vagy acélgyártás — és ahol csak a szén-dioxid tárolás segítségéve lehet a kibocsátást érdemlegesen csökkenteni. A szén-dioxid tárolás az egyik legkönnyebben járható útja az alacsony kibocsátás melletti erős gazdasági növekedésnek a fejlődő országok esetében.

A légköri szén-dioxid mennyiségének növekedését mindenképpen le kell lassítani — és idővel teljesen megállítani — ahhoz, hogy a klímaváltozás mértékét a tervezett keretek között tudjuk tartani. Ez a szén-dioxid tárolási technológiák nélkül egyszerűen nem fog sikerülni. Lassan kifutunk az időből: egyre kevésbé lehet halogatni ennek a fontos megoldásnak az ipari szintű alkalmazását.