W procesach recyklingu odzyskujemy metale, plastik, szkło czy papier – dlaczego by nie wykorzystywać ponownie wyemitowanego już CO₂? Skoro CCS ma odgrywać niemałą rolę w zmniejszaniu emisji, równie ważna dla klimatu może okazać się opcja wykorzystania tej substancji w procesach produkcji materiałów budowlanych, paliw czy chemikaliów.

Po co wychwytywać i składować jak nieużyteczny odpad dwutlenek węgla, jeśli możliwa technologicznie okazałaby się jego utylizacja? Z takiego założenia wychodzą autorzy pierwszego, wyczerpującego opracowania o wychwytywaniu CO₂ i jego utylizacji (carbon capture and utilisation – CCU), które ukazało się w tym roku na zlecenie Centrum dla Niskowęglowej Przyszłości (The Centre for Low Carbon Futures – CLCF). Technologia ta jest wciąż w fazie rozwoju, dlatego też jest mało rozpowszechniona i rzadko rozważana jako jeden ze sposobów ograniczania emisji do atmosfery, a tym samym ochrony klimatu. Jednakże twórcy raportu "Wychwytywanie i utylizacja dwutlenku węgla w zielonej gospodarce: wykorzystanie CO₂ do produkcji paliw, chemikaliów i innych materiałów" ("Carbon Capture Utilisation in the green economy: Using CO₂ to manufacture fuel, chemicals and material") upatrują w niej rozwiązania lepszego niż samo wychwytywanie i składowanie tego gazu.

CCS powszechnie postrzegane jest jako technologia mogącą przyczynić się do złagodzenia zmian klimatycznych. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) bez wychwytywania i składowania dwutlenku węgla koszty mitygacji, w scenariuszu zakładającym niedopuszczenie do wyższego stężenia tego gazu w atmosferze niż 450 ppm, wzrosną o 70%. Samo CCS wciąż jest jednak w fazie demonstracyjnej i nawet jeśli wprowadzone zostanie na masową skalę, nie wystarczy do osiągnięcia zakładanych celów redukcyjnych.

Do realizacji tych celów przyczynić się może utylizacja CO₂. Technologie CCU oznaczają dalsze wykorzystywanie paliw kopalnych, ale pozwalają ograniczyć emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Mają też jedną przewagę nad CCS – podczas gdy składowanie gazu to traktowanie go jako czegoś bezwartościowego, CCU zakładają jego wykorzystanie do produkcji materiałów, które później można sprzedawać. To jednak nie cały możliwy zysk z rozwoju CCU. Dwutlenek węgla nie może być składowany wszędzie. W przypadku zastosowania CCS na masową skalę bardzo drogi może okazać się transport gazu. Miejsce recyklingu dwutlenku węgla nie zależy natomiast od formacji geologicznej, odpowiednie instalacje mogą być zainstalowane przy każdej elektrowni. Koszt transportu CO₂ przestaje wtedy mieć znaczenie, a mniejsze koszty sprzyjają inwestycjom w technologie.

Niektóre metody przemysłowego wykorzystania CO₂, podobnie jak jego składowanie, mogą okazać się kontrowersyjne. Zdają sobie z tego sprawę twórcy raportu – eksperci z uniwersytetu w Sheffield oraz holenderskiego Centrum Badań nad Energią (Energy Research Centre of the Netherlands – ECN) i podkreślają, że nie są ani za, ani przeciw wychwytywaniu oraz utylizacji tego gazu cieplarnianego. Poruszając temat dotychczas raczej pomijany, chcą zwrócić uwagę na technologiczny i komercyjny potencjał CCU. Ich zdaniem może on nie zostać w pełni poznany bez przeznaczenia na badania i rozwój tej technologii odpowiednich funduszy.

Dowodem na to, że utylizacja dwutlenku węgla jest możliwa i opłacalna jest jego obecne wykorzystanie w przemyśle – i to zarówno w czystej w formie m.in. w przemyśle spożywczym do nasycania napojów gazowanych czy przyśpieszenia wzrostu szklarniowych pomidorów, jak i w procesach produkcji innych substancji chemicznych, np. mocznika. Gaz ten stosowany jest również jako rozpuszczalnik podczas czyszczenia na sucho tkanin oraz w procesie dekofeinizacji. O ile jednak dodawanie CO₂ do żywności lub wykorzystanie go jako rozpuszczalnika jest tylko rozwiązaniem tymczasowym, ponieważ gaz później i tak uwalniany jest do atmosfery, o tyle przetworzenie cząsteczek dwutlenku węgla w inną substancję usuwa go z obiegu.

Margie Tatro, dyrektor Departamentu Paliw i Systemów Wodnych w Sandia National Laboratories w sprawozdaniu przed amerykańskim senatem, przekonywała, że recykling dwutlenku węgla to wielka szansa. "Musimy stymulować badania i rozwój w tej dziedzinie", powiedziała. "Inne kraje już pracują nad ponownym wykorzystaniem CO₂ i byłoby niedobrze, gdyby Stany Zjednoczone musiały kiedyś importować te technologie". Z nadzieją na komercjalizację w ciągu kilku kolejnych lat rząd USA przeznaczył dotychczas 106 mln dolarów na zbadanie możliwości mineralizacji CO₂, przekształcania go w możliwe do wykorzystania później węglany i wodorowęglany, wykorzystania do produkcji tworzyw sztucznych czy też – z pomocą alg – biopaliw.

Podobne badania są prowadzone także w innych częściach świata. W Europie Niemcy wsparli projekt firmy Bayer. Zaowocować on ma opracowaniem procesów chemicznych, w których można by wykorzystywać CO₂. W lutym 2011 roku otwarto pilotażowy zakład produkcji poliuretanów. Wyniki badań na razie nie są jeszcze znane. Łączny koszt pięcioletniego projektu wyniesie 118 mln euro.

Poza Europą ponownym wykorzystaniem CO₂ zajmują się Chińczycy. Grupa Huaneng, największe chińskie konsorcjum energetyczne, finansuje dwa projekty CCS. Dwutlenek węgla w większości jest tam wychwytywany i składowany, jednakże jego część jest sprzedawana do użytku w przemyśle spożywczym i do innych zastosowań przemysłowych. Możliwości związane z recyklingiem tego gazu badają również Australijczycy. Tamtejszy klimat predysponuje ich do badań nad utylizacją poprzez uprawę alg, ale australijski rząd przeznacza pieniądze także na inne projekty: na próby wytworzenia cementu i kruszywa, produkcję biopaliw czy procesy karbonatyzacji mineralnej.

By nie zostać w tyle i móc później czerpać zyski z eksportu technologii do innych krajów, gdzie z różnych przyczyn niemożliwe okaże się składowanie dwutlenku węgla, brytyjscy i holenderscy naukowcy sugerują również rządowi Wielkiej Brytanii położenie większego nacisku na badania nad CCU i rozważenie sposobów finansowania tej metody walki ze zmianami klimatu. Do 2008 roku wydatkowano łącznie 4,9 mln funtów na 8 uniwersyteckich projektów CCU i 11,8 mln funtów na 15 projektów dotyczących CCS. Brytyjczycy przeznaczyli też 1 mld funtów na pierwszą demonstracyjną instalację wychwytującą i składującą CO₂, ale nie planują na razie współfinansowania żadnego pilotażowego projektu utylizacji tego gazu, jak czynią to już Niemcy, Amerykanie czy Australijczycy.

Tymczasem CCU ma potencjał, aby zmniejszyć zależność Wielkiej Brytanii od dostaw produktów petrochemicznych z zagranicy. Według autorów raportu to właśnie powinno być głównym motywem inwestycji w technologie utylizacji dwutlenku węgla. Wykorzystanie go w procesie produkcji paliw i innych surowców wytwarzanych przez branżę paliwową pozwoliłoby nie tylko ustabilizować ich ceny, lecz także ograniczyłoby uwalnianie tego gazu cieplarnianego do atmosfery, a tym samym przybliżyłoby ten kraj do realizacji międzynarodowych zobowiązań związanych z redukcją emisji.

Obecnie szacuje się, że 7% emitowanego CO₂ mogłoby być przetwarzane na paliwa i inne substancje wykorzystywane później w przemyśle. Może nie jest to dużo, ale wraz z rozwojem technologii wielkość ta z pewnością będzie wzrastać. Jednak aby wyjść poza fazę badań i projektów demonstracyjnych, potrzebna jest współpraca pomiędzy naukowcami, przemysłem a rządem.

Więcej informacji o technologiach CCU można znaleźć w raporcie "Wychwytywanie i utylizacja dwutlenku węgla w zielonej gospodarce: wykorzystanie CO₂ do produkcji paliw, chemikaliów i innych materiałów" (w jęz. angielskim), dostępnym na stronie: www.lowcarbonfutures.org/news/post/62-carbon-capture-and-utilisation-in-the-green-economy-policy-brief-released.

 

Urszula Drabińska, ChronmyKlimat.pl

 

Redakcja ChronmyKlimat.pl zezwala na przedruk tego artykułu, pod warunkiem podania źródła tekstu i zamieszczenia linku do portalu lub podlinkowanego logotypu.