Gazy cieplarniane uwalniane do atmosfery stanowią niemały problem dla klimatu. Nic dziwnego, że wciąż pojawiają się nowe pomysły w kwestii ograniczania ich emisji. Jednym z rozważanych od wielu lat sposobów walki ze zmianami klimatu jest wychwytywanie i magazynowanie dwutlenku węgla (carbon capture and storage – CCS). Niestety w mediach i opracowaniach naukowych opisowi tych technologii bardzo często towarzyszą określenia „niesprawdzone w warunkach komercyjnych” czy „w fazie rozwoju”. Przełomem w myśleniu o CCS może być technologia opatentowana w 2004 roku pod nazwą Skymine. Tak przynajmniej twierdzą jej twórcy. Ich wynalazek nie tylko ma pomóc klimatowi, lecz także udowodnić, że da się na tym zarabiać.

Pomysł Skyonic, firmy od kilkunastu lat rozwijającej technologię umożliwiającą zamianę dwutlenku węgla w sodę, jest prosty i – należy przyznać – nienowy. Trzeba wziąć to, co inni uważają za odpad, i przerobić w coś wartościowego, za co inni są skłonni zapłacić.

Jak to się robi w technologii Skymine?

Do komina, przez który z fabryki usuwane są zanieczyszczenia, podłącza się instalację o wielkości dwóch 15-metrowych ciężarówek. Do jej wnętrza za pomocą ciepła zmienionego w energię trafiają: dwutlenek siarki, tlenki azotu i rtęć oraz dwutlenek węgla. Następnie z tej mieszaniny odseparowywany jest kluczowy w tym przedsięwzięciu związek chemiczny – CO₂.

Prezes Skyonic Joe Jones nie zdradza szczegółów procesu. Deklaruje za to, że jest bardzo wydajny. Ze spalin usuwanych jest od 85 do 97% rtęci, gazów wywołujących kwaśne deszcze oraz dwutlenku węgla. Podczas gdy większość odseparowanych zanieczyszczeń składowana jest w bezpiecznym miejscu, najpotężniejszy gaz cieplarniany wtłacza się do komór absorpcyjnych. Tam dodaje się do niego chlorek sodu (czyli zwykłą sól, NaCl) oraz wodę (H₂O). Zachodzi następująca reakcja chemiczna:

CO₂ + NaCl + H₂O ---> NaHCO₃ + H₂ + Cl₂

Dwutlenek węgla, woda oraz sól reagują ze sobą i powstaje wodorowęglan sodu (soda oczyszczona, NaHCO₃) oraz wodór i chlor w stanie gazowym. Dwie ostatnie substancje już dawno znalazły swoje komercyjne zastosowanie. Obie mogą być również rozpuszczone w wodzie i stworzyć kwas solny (HCl), ważną substancję stosowaną w przemyśle. Głównym celem Skymine jest jednak produkcja sody.

Kluczowa lokalizacja pierwszej instalacji

Czy przetestowany w laboratoriach proces sprawdzi się w warunkach rynkowych? Żadnych wątpliwości nie ma Joe Jones. Budowa pierwszej komercyjnej instalacji służącej do zamiany dwutlenku węgla w sodę rozpoczęła się w październiku 2013 roku w San Antonio w Teksasie, w jednej z cementowni należących do spółki Capital Aggreagates.

Wybór miejsca nie był łatwy. Południowy stan Ameryki dotychczas nie kojarzył się raczej z ochroną klimatu. Teksas jest największym producentem energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych, a na jego terenie licznie występują złoża paliw kopalnych. To tam wydobywa się ok. 30% krajowej ropy oraz gazu ziemnego. Paradoksalnie to uprzemysłowienie wpłynęło na decyzję o lokalizacji pierwszej instalacji w trzecim pod względem wielkości teksańskim mieście.

Skyonic spośród dziewięciu instalacji przemysłowych wybrało niemal 50-letnią, od dawna niemodernizowaną cementownię, zagrożoną zamknięciem wskutek niewypełniania limitów emisji. Za San Antonio przemawiało również dogodne połączenie kolejowe z regionem Eagle Ford, gdzie firma znalazła rynek zbytu na kwas solny oraz inne produkty uboczne, które można wykorzystać podczas wytwarzania pasz dla zwierząt. Bez problemu znaleziono również nabywców sody oczyszczonej, chociaż w tym przypadku koszty transportu nie odgrywały już znacznej roli. Koszt jej produkcji w Skymine ma być cztery razy niższy niż wytworzenie jej dotychczasowymi sposobami, więc nawet jeśli trzeba będzie transportować ją na duże odległości, wciąż będzie to opłacalne.

– Technologia jest na tyle dojrzała, że udało się nam przekonać klientów do podpisania 10-letnich kontraktów na sprzedaż naszych produktów – mówi Joe Jones. Szacuje, że jego firma na tych transakcjach zarabiać będzie 50 milionów dolarów rocznie, a inwestycja o wysokości 126 milionów dolarów zwróci się już w niecałe trzy lata od uruchomienia. Instalacja Skymine ma zacząć działać w październiku bieżącego roku, zaledwie po roku od wmurowania kamienia węgielnego.

Zysk dla klimatu

Dokładna kalkulacja biznesowa pomogła Jonesowi przekonać do swojego pomysłu przedstawicieli innych firm. Najpierw jednak musiał zjednać sobie współpracowników, którzy niekoniecznie przejmują się zmianami klimatu. Po szybkości prac i zaangażowaniu w projekt wnioskować można, że mu się to udało.

– Nieważne, czy zgadzasz się z tym, że człowiek odpowiada za globalne ocieplenie, czy nie – mówi dyrektor budowy Jerel Walters, który sceptycznie podchodzi do twierdzenia, że to człowiek odpowiada za zmiany klimatu. – Bardzo podoba mi się pomysł, że można wziąć jakiś odpad i zamienić go w zysk.

Wcześniej Jones przekonał również innego sceptyka – głównego inwestora Skymine, potentata w branży deweloperskiej Carla Berga. Sam Jones zapewnia, że jemu na sercu leży przede wszystkim klimat.

Po ukończeniu instalacja w San Antonio wychwytywać będzie ok. 75 tys. ton CO₂ rocznie. Jednak to nie wszystko. Dzięki bardziej efektywnej produkcji wodorowęglanu sodu, chloru i wodoru czy kwasu solny uniknie się emisji do atmosfery kolejnych 225 tys. ton dwutlenku węgla.

W Stanach Zjednoczonych rocznie emituje się do atmosfery 6,5 mld ton CO₂. Zmniejszenie emisji przez Skyonic o 300 tys. ton, ułamek wszystkich amerykańskich zanieczyszczeń uwalnianych do atmosfery, wydaje się mało znaczące. To jednak krok w dobrym kierunku – chodzi bowiem o dużo mniejsze emisje przy produkcji cementu – w sektorze uznawanym za jeden z najbardziej trujących. Wynalazek określany jest jako przyszłościowy. Względnie niewielkie rozmiary instalacji umożliwiają zamontowanie jej w każdej elektrowni, hucie, rafinerii lub też innym zakładzie przemysłowym w Stanach Zjednoczonych.

Doniesienia o bliskim końcu budowy pierwszej komercyjnej instalacji przemieniającej dwutlenek węgla w sodę ucieszyły przedstawicieli organizacji ekologicznych działających na rzecz klimatu.

– Nikt nie zaszedł dalej w wychwytywaniu CO₂ i przekształcaniu go w produkt, który można sprzedać – mówi John Thompson, dyrektor Clean Air Task Force. – Najistotniejsze jest to, że będą na tym zarabiać.

Judith Sapiro z Carbon Capture and Storage Association, stowarzyszenia wspierającego rozwój technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla, również twierdzi, że projekt firmy Skyonic jest obiecujący. Zaznacza jednak od razu, że skala zmian klimatu i wyzwania z tym związane są tak ogromne, że sam proces mineralizacji CO₂ ich nie powstrzyma.

Poszukiwanie innych rozwiązań

Joe Jones świetnie zdaje sobie sprawę, że jedna instalacja Skymine nie wystarczy, by zahamować wzrost średniej temperatury na świecie. Wie, że kluczowa dla zatrzymania globalnego ocieplenia redukcja emisji gazów cieplarnianych nie dokona się nawet dzięki zamontowaniu jego urządzenia przy kominie każdej cementowni, hucie i elektrowni w kraju. Dwutlenek węgla dzięki temu może i zostałby uwięziony w sodzie, a jego wpływ na klimat byłby ograniczony, lecz Jones nie miałby komu sprzedawać ogromnych ilości wyprodukowanych substancji. Wynalazek zamiast przynosić zyski generowałby koszty.

Zaledwie jedno urządzenie Skymine zamontowane w San Antonio wypełni 15% krajowego zapotrzebowania na sodę oczyszczoną. Wytworzonego tam kwasu solnego wystarczy dla 4% amerykańskich fabryk i instalacji wydobywających gaz z łupków. Wobec tego rozpowszechnianie się technologii jest ograniczone. Związki chemiczne wyprodukowane przy tylko kilku zakładach zalałyby amerykański rynek. Dlatego Skyonic nie poprzestaje na Skymine i samych Stanach Zjednoczonych.

Firma Jonesa już teraz planuje wejście na inne rynki. W Chinach i Republice Południowej Afryki duże ilości sody mogłoby wykorzystywać liczne elektrownie węglowe. Wodorowęglan sodu pomógłby im poradzić sobie z tradycyjnymi zanieczyszczeniami, takimi jak tlenki siarki, rtęć czy pyły. Jednak także w tej kwestii Joe Jones, z wykształcenia chemik, pozostaje realistą. Zastosowanie jego instalacji w skali globalnej również nie zapobiegnie zmianom klimatu.

– Skymine samo nie ocali świata, gdyż rynek zbytu sody to zaledwie 200-250 instalacji na całym świecie – stwierdza. Ale drugi projekt jego firmy, nazwany Skycycle, dzięki któremu przy zakładach przemysłowych wytwarzany będzie wapień, już mógłby ten świat uratować. Szacowany koszt produkcji surowca jest dziesięć razy niższy niż sody, a światowy rynek 300 razy większy. Tony wapnia skupują np. cementownie.

A jeśli chodzi o klimat?

– Udowodniono, że unieszkodliwienie CO₂ w postaci stałej jest możliwe na wiele lat w skali czasu geologicznego – opisuje korzyści dla klimatu Jones. Mimo wspaniałych perspektyw zarysowywanych przez prezesa Skyonic, projekt Skycycle wciąż jednak pozostaje w fazie testów. Tymczasem, już pod koniec tego roku okaże się, jak naprawdę klimatowi służy Skymine, pierwsza komercyjna instalacja przekształcająca dwutlenek węgla w sodę.

Urszula Drabińska, ChronmyKlimat.pl

Redakcja ChronmyKlimat.pl zezwala na przedruk tego artykułu pod warunkiem podania źródła wraz z aktywnym linkiem do portalu (ChronmyKlimat.pl).