Energia és mobilitás zöld szemszögből

Miért is álltunk le a szén-dioxid tárolással?

2020. március 30. • írta: ZöldEnergia

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.

5 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr7015552340

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2020.03.30. 09:15:28

Szerintem meg egyszerűbb lenne nem CO2-őt termelni ész nélkül, mint pénzért tárolgatni.

Az is érdekes, hogy egyesek számára tökéletesen ok mrd tonna CO2 tárolgatása, de néhány ezer tonna radioaktív hulladéké, ami pár száz m3, az már "mindmeghalunk". Úgy, hogy a gáz el tud szökni, de a világ lesűrűbb, vízben oldható, több rétegű passzív védelemmel vízzáró helyen letett hulladéka meg nem megy sehova és nem csinál semmit...

GyMasa 2020.03.30. 10:49:26

Azért én nem szívesen laknék egy olyan környéken, ahol kiszabadulhat szerény, ( _akár_ ) 4.4 millió tonna CO2, ha valami probléma történik.
Mint tudjuk a CO2 nehezebb gáz, mint az oxigén, tehát egy gyors kitörés simán megölhet mindenkit a környéken.

ZöldEnergia 2020.03.31. 11:30:31

@GyMasa: A tanulmányok szerint, főleg a már lezárt kutak esetén, ahol a másodlagos reakciók, pl. karbonát képződés, már jó ideje zajlanak, a tárolórétegbe sajtolt szén-dioxidnak csak töredéke jönne vissza és az sem hirtelen. Még akkor sem, ha jelentős szeizmikus esemény (például komoly földrengés) okozza a gáz kiszabadulását. A gázkitermelésnél használt kútfejek komoly igénybevételre vannak tervezve, gondolom hasonló berendezéseket használnának a szén-dioxid tározók esetében is.

De nem véletlen, hogy a már működő tárolást csak gyérebben lakott területeken (például Kanada) vagy a tenger alatti tározók (pl. Északi-tenger) esetében sikerült megvalósítani...

GyMasa 2020.03.31. 21:12:38

@ZöldEnergia:
Van ezekre a tanulmányokra valami nem fizetős link? Szabad perceimben szívesen olvasgatnék ilyeneket.
És, akkor, ezek szerint mégsem annyira bíznak abban, hogy nem szökik el a gáz?

Mad Marx 2020.04.01. 18:16:27

Értsétek már meg végre, hogy a föld lapos és a spagettiszörny készítette a szent pizzasütőben.
süti beállítások módosítása