Implementation of Technologies to Remove CO2

За период с 1860 г. по 2010 г. (150 лет) энергетическая отрасль мира увеличилась в 35 раз и прошла три «Энергетических Перехода» (ЭП). ЭП – это радикальный сдвиг в энергетической системе от существующей модели к новой парадигме. Это сложный и выходящий за рамки простой замены одного источника топлива другим. По сути, ЭП включает изменения в трех взаимосвязанных измерений:

  1. материальные элементы энергетической системы, которые включают технологии, инфраструктуру, рынок, производственное оборудование, модели потребления и распределительные цепочки;
  2. действующие лица и их поведение, которые включают новые стратегии и модели инвестирования;
  3. социально-технические режимы, содержащие официальные правила и политику, а также систем мышления и убеждений и социальные практики.

Следовательно, ЭП является многомерным, сложным, нелинейным, недетерминированным и весьма значительным процессом. В конце каждого ЭП наблюдается кризисный спад спроса на энергию[2].

Вывод из изучения 150-летней истории энергетических рынков состоит в том, что спрос на энергию ветра и солнца меняется также, как и спрос на уголь в 19 веке и на нефть в 20 веке, и таким же образом, вероятно, будет спрос на энергию ветра и солнца столь же трансформационным и востребованным в 21 веке. В 2020 году потребность в энергии ветра составила около 6% от общих мировых потребностей в энергии, в то же время как солнечная энергия 3% от конечного спроса.

Согласно программе ООН по окружающей среде, отсутствие доступа к системам энергоснабжения и преобразования является препятствием для человеческого и экономического развития. Три миллиарда человек используют древесину, уголь, древесный уголь или отходы животноводства для приготовления пищи и обогрева, что является причиной многотонных выбросов парниковых газов СО2.  На рисунке 1, изображены лидирующие страны в мире по выбросу парниковых газов СО2[2].

Рис. 1. Мировая статистика по выбросу CO2 на 2020 год

Энергия является основным фактором изменения климата, на нее приходится около 60% обще глобальных выбросов парниковых газов. С 1990 года глобальные выбросы CO2 увеличились более чем на 46%. На рисунке 2, изображена динамика выбросов СО2 в мире за период 1990 – 2020 гг. согласно данным электронного портала Enerdata[3].

Рис. 2. Динамика выбросов СО2 за период 1990 – 2020 гг. в мире

На сегодняшний день, гидроэнергетика (ГЭС) является крупнейшим возобновляемым источником электроэнергии (ВИЭ), обеспечивающим 16% мировой электроэнергии по конкурентоспособным ценам без выбросов парниковых газов СО2. ГЭС доминирует в структуре электроэнергетики в нескольких странах, как развитых, так и развивающихся. Биоэнергетика сегодня является крупнейшим возобновляемым источником энергии, обеспечивающим 10% мировых поставок первичной энергии.

Следовательно, из-за остроты данной проблемы с глобальным потеплением, в данной статье авторами предлагается снижение СО2 не сокращением производства энергии или промышленности, что пагубно повлияет на мировую экономику, а именно «улавливанием» СО2 из атмосферы специальным оборудованием, консервирование, а также переработка СО2. Для достижения данной цели авторами приводится несколько примеров уже существующих на сегодняшний день технологий по «захвату», консервированию и переработке СО2, от превращения CO2 в камень до «захвата дыхания» офисных работников и «возвращения нефти под землю». Цель компаний, ведущих деятельность по удалению СО2 из атмосферы, состоит в быстром расширении масштабов по «захвату» СО2, и некоторые из них уже продали свои услуги по удалению CO2 таким покупателям, как Билл Гейтс, Swiss Re, Shopify и Audi. Цены по удалению CO2, однако, «заоблачные» — 600 долларов (440 фунтов стерлингов) за тонну СО2 и выше. Учитывая, что люди выбрасывают около 36 миллиардов тонн СО2 в год, решить данную задачу становится проблематично для глобального сообщества в связи нерентабельностью данного процесса.

Технология прямого «захват» воздуха (ПЗВ), является сложной задачей, не только с финансовой точки зрения, но и с точки зрения трудоемкости «улавливание» СО2. Несмотря на свои мощные климатические свойства, CO2 составляет всего 0,04% воздуха, поэтому «улавливание»,тонны газа означает переработку объема воздуха, эквивалентного 800 олимпийским плавательным бассейнам. Компания Climeworks открыла крупнейший в мире завод по производству оборудований ПЗВ в Исландии. Компания Climeworks уверена, что нет никаких физических причин, по которым данный процесс по «улавливанию» СО2 может быть реализован по цене 100 долларов за тонну в ближайшие 10-20 лет. ПЗВ – это индустрия, которая только набирает обороты, и существует множество технологий и бизнес-моделей для развития ПЗВ. В большинстве из технологий используются модульные машины, которые должны быть проще по сравнению с крупными заводами по  «улавливанию» СО2, и в производстве, и в сборке. Завод компании Climeworks «Orca» в Исландии использует возобновляемую геотермальную энергию (ВИЭ). В установках Climeworks используются вентиляторы, которые пропускают воздух через твердый материал, поглощающий CO2. Когда материал насыщается, он нагревается до 100°C (212°F) и выделяет поток чистого CO2, затем CO2 в специальных емкостях транспортируется партнерской компанией Carbfix и помещается под землю вместе с водой, где через два года СО2 затвердевает и превращается в горную породу. По плану компании будет «вылавливаться» около 4000 тонн СО2 в год.

Канадская компания Carbon Engineering использует аналогичный подход к «улавливанию» CO2, но планирует «захоронить» CO2 в истощенных нефтяных и газовых резервуарах в США и в Северном море у берегов Шотландии, эффективно реверсируя поток в существующих трубах. На рисунке 3 представлен проект компании Carbon Engineering.

Рис. 3. Крупнейший завод в мире по ПЗВ, компания Carbon Engineering

Компания планирует закапывать 1 млн. тонн СО2 в год в США к 2025 году по цене около 300 долларов за тонну. А также Carbon Engineering планирует использовать свою технологию для получения CO2 в качестве сырья для производства реактивного топлива с низким содержанием CO2 [1].

Компания Charm Industrial собирает сельскохозяйственные и лесные отходы, которые в противном случае «гнили» выделяя CO2, и нагревает их для получения «био-нефти», которая затем перекачивается обратно в пустые нефтяные резервуары, что тем самым является еще одним примером ПЗВ.

В дальнейших работах, авторами планируется изучить и оценить комбинирование технологий «улавливания» СО2 с ВИЭ для снижения себестоимости данного процесса, а также предоставление данной услуги по бизнес – модели  продуктово-сервисной системы (ПСС), как например, промышленные зоны, где выделение и концентрация СО2 высокое, что приведет к заблаговременной ликвидации проблемы на месте, улучшению экологии, что в свою очередь благоприятно отразится на здоровье населения.

Scroll to Top