La Norvegia ha la più grande struttura di prova al mondo per la tecnologia di cattura della CO2 a Mongstad. Qui, grandi e piccoli fornitori di tecnologia possono presentare i loro concetti innovativi per migliorare la tecnologia di cattura della CO2 e testarli su scala industriale in condizioni attentamente controllate. Attestazione:MariusL, TU/ iStock
Perché si parla tanto di immagazzinare CO 2 metropolitana? Non costa più di quel che vale? Qui forniamo le risposte e le spiegazioni dei ricercatori sul perché CCS è una tecnologia climatica da cui dipendiamo completamente. (E sì, è perfettamente sicuro.)
Che cos'è esattamente CCS?
CCS è l'abbreviazione di cattura e stoccaggio del carbonio. Il carbonio a cui si fa riferimento è il gas serra anidride carbonica (CO 2 ), che viene emesso quando noi, Per esempio, bruciare olio, carbone o gas e quando produciamo cemento e altri prodotti industriali.
Così, CCS è la tecnologia in grado di catturare e trasportare questa CO 2 e conservarlo al sicuro sotto la superficie terrestre. Molti hanno quindi iniziato a riferirsi al CCS come riciclaggio del carbonio, poiché il piano è di restituire la CO 2 da dove viene, metropolitana, per esempio in vecchio, serbatoi di olio stabili che possono essere sigillati.
Perché la cosiddetta CCS:cattura e stoccaggio sotterraneo di CO 2 -così importante?
Il motivo è che tutti gli scenari seri per il futuro dipendono dalla nostra capacità di affrontare questa sfida se l'obiettivo dei due gradi deve essere raggiunto nella pratica. In altre parole, non abbiamo scelta! Il motivo è che dipenderemo dal petrolio e dal gas per molti anni a venire. Chiudere le forniture mondiali di petrolio è una soluzione molto più irrealistica.
L'Agenzia internazionale per l'energia (IEA) e il Comitato per il clima delle Nazioni Unite affermano chiaramente che è "estremamente probabile" che il cambiamento climatico sia collegato alla nostra CO 2 emissioni. Quindi, entro il 2050 il mondo deve ridurre le emissioni di CO 2 di 5 gigatonnellate all'anno. Questo è equivalente alla CO . totale 2 emissioni da circa diecimila fabbriche e centrali elettriche. La CCS può contribuire ad eliminare completamente il 14-17% di queste emissioni. (Sulla base dei dati del 2015.)
Senza questo metodo sarà impossibile raggiungere il cosiddetto obiettivo dei due gradi, che secondo un numero crescente di scienziati dovrebbe essere regolato a 1,5 gradi. Per essere sicuri (cioè puntando a 1,5 gradi) dovremmo effettivamente ridurre ulteriormente le emissioni, allo stesso tempo implementiamo la cattura e lo stoccaggio di CO 2 .
Per riassumere:iniziative come l'aumento dell'uso dell'energia nucleare e delle energie rinnovabili, ei cambiamenti che coinvolgono l'elettrificazione del settore dei trasporti non saranno sufficienti. Non possiamo farcela senza CCS. Il mondo deve quindi subire un cambiamento su una scala che non abbiamo mai visto prima, e questo è urgente.
Perché si è arrivati a questo?
Prima di tutto:i ricercatori mondiali sul clima concordano sul fatto che la CO 2 è un gas serra che inibisce la radiazione termica e quindi provoca l'aumento della temperatura della Terra. Quando la quantità di CO 2 nell'atmosfera aumenta, aumenta anche l'effetto isolante dell'atmosfera, in altre parole, CO 2 contribuisce all'effetto serra. Emissioni naturali di CO 2 sono gestiti dal pianeta stesso, poiché alberi e piante assorbono CO 2 in relazione alla fotosintesi, dando luogo al cosiddetto "ciclo del carbonio". Però, dalla rivoluzione industriale la nostra domanda di energia è aumentata, e questa domanda è stata soddisfatta utilizzando il carbone, olio e gas, che senza l'intervento umano sarebbe rimasto intatto, come deposito naturale di carbonio sotterraneo. Bruciando carbone e gas, e stabilendo un'industria che emette anche CO 2 , abbiamo rilasciato più CO 2 di quanto la natura sia capace di assorbire da sola, ad esempio attraverso il processo di fotosintesi.
Tutti i dati disponibili e le misurazioni scientifiche mostrano che le emissioni di gas serra sono aumentate costantemente dal 1890, e le emissioni fino ad oggi hanno determinato un aumento totale di un grado della temperatura media sulla superficie terrestre.
Stiamo già vedendo l'impatto sia sulla natura che sulle infrastrutture. Un ulteriore aumento della temperatura porterà ad un innalzamento del livello del mare mentre il ghiaccio polare si scioglierà, a condizioni meteorologiche ancora più estreme, e all'acqua di mare più acida che a sua volta causerà l'estinzione di organismi come coralli e alghe. Le specie che attualmente costituiscono cibo per animali ed esseri umani scompariranno. L'aumento della temperatura e la siccità ridurranno drasticamente i raccolti di cereali, frutta e verdura. Ciò causerà un aumento del numero di rifugiati.
È tecnicamente possibile catturare CO 2 ?
Sì. I ricercatori norvegesi ci lavorano dagli anni '80. In quei giorni CO 2 era già stato iniettato da tempo (a partire dagli anni '70) nei giacimenti petroliferi americani per aumentare la produzione di petrolio. Quasi la stessa tecnologia è utilizzata in CO 2 cattura oggi. Da quando CCS è stato avviato nel 1996, oltre 23 milioni di tonnellate di CO 2 sono stati conservati in sicurezza presso il campo Sleipner e abbiamo immagazzinato CO 2 nel campo di Snøhvit dal 2008. Lo stoccaggio avviene in pori pieni di salamoia in formazioni di arenaria (cosiddette falde acquifere di acqua salata). tale CO 2 gli accumuli sono sigillati da un caprock geologico naturale, come scisto o argilla.
La Norvegia ha anche il più grande impianto di prova al mondo per la CO 2 tecnologia di acquisizione a Mongstad. Qui, grandi e piccoli fornitori di tecnologia possono presentare i loro concetti innovativi per migliorare la CO 2 acquisire la tecnologia e testarla su scala industriale in condizioni attentamente controllate.
È costoso?
Tutta la tecnologia costa denaro, ma i costi che il cambiamento climatico ci imporrà saranno molto più alti.
Le stime di SINTEF mostrano che il costo della cattura su larga scala (cioè milioni di tonnellate all'anno), trasporto e stoccaggio di CO 2 da centrali elettriche a carbone sarà di circa 93 USD per tonnellata (830 NOK). (Vedi il riquadro dei fatti chiave). Questo costo varia a seconda del paese, fonte, distanza di trasporto e tipo di sito di smaltimento. Catturare CO 2 da cementifici, le acciaierie e l'incenerimento dei rifiuti costeranno meno che catturare CO 2 dalle centrali elettriche.
Però, CCS sta diventando sempre più economico:come nel caso di altre tecnologie inizialmente costose, CO 2 la cattura è diventata più efficiente e quindi più economica. I ricercatori si aspettano che il prezzo scenda ulteriormente, al passo con l'implementazione della tecnologia. Si ritiene inoltre che la diffusione di questa tecnologia rappresenti un importante potenziale per lo sviluppo industriale.
Come funziona in pratica il CCS?
Essenzialmente, esistono due categorie di CCS:
Il primo è catturare e immagazzinare CO 2 presente nella produzione di energia e in altri settori, come il cemento, industrie siderurgiche e dei rifiuti, così come la produzione di energia da gas naturale e carbone. Si tratta di sorgenti ad alta CO 2 emissioni.
Centro di ricerca SINTEF per la CO 2 -catturare a Trondheim, Norvegia. L'impianto renderà più economico pulire i gas di scarico dalle centrali elettriche a gas e carbone e l'industria di processo per il gas serra CO 2 . Il laboratorio è adibito alla ricerca sulla depurazione chimica della CO 2 dai gas di scarico, il metodo che verrà utilizzato nei primi impianti full scale al mondo per la CO 2 catturare. Foto:Thor Nielsen.
Questo viene fatto utilizzando vari processi chimici.
Questa tecnologia di assorbimento (tra queste, tecnologia delle ammine) utilizza sostanze chimiche che si legano alla CO 2 contenuto nei fumi industriali prima che raggiunga il camino. Ciò significa che industrie come l'industria siderurgica, i produttori di fertilizzanti e i cementifici possono ridurre le loro emissioni di CO 2 emissioni a zero.
Questo è estremamente importante in quanto queste industrie producono beni di cui il mondo ha bisogno, ma sono anche destinati a produrre CO 2 come sottoprodotto della loro attività anche in futuro. CCS è l'unica soluzione disponibile in grado di fornire emissioni zero per questi settori.
Per catturare la CO 2 , il primo passo è l'uso di sostanze chimiche per legarsi alla CO 2 . Allora il CO 2 devono essere separati dai prodotti chimici per ottenere CO . pura 2 . Per realizzare questo, la miscela viene riscaldata per rilasciare la CO 2 . Questo processo lascia due prodotti:CO . pura 2 che è facile da maneggiare e prodotti chimici che possono essere riutilizzati.
Il processo di separazione della CO 2 dai prodotti chimici è costoso, perché richiede molta energia. tale CO 2 la depurazione è quindi più redditizia nei processi industriali che generano calore di scarto, perché l'energia di questo calore in eccesso può essere utilizzata per il processo di purificazione. I ricercatori norvegesi e Aker Solutions hanno sviluppato una struttura di prova mobile per questo nell'ambito del progetto Solvit.
L'impianto di prova mobile ha verificato la cattura da centrali elettriche a gas e carbone, raffinerie, impianti di incenerimento dei rifiuti e cementifici. I ricercatori hanno condotto test in sei impianti pilota in Germania, Scozia, negli Stati Uniti e in Norvegia e ha valutato 90 diverse miscele chimiche per trovare la migliore.
Il metodo di purificazione chimica può essere utilizzato anche durante la creazione di idrogeno dal gas naturale. Usando questo metodo, l'idrogeno diventa completamente privo di emissioni.
Il secondo metodo si chiama BIO-CCS. In pratica questo significa estrarre CO 2 dall'atmosfera.
Il principio è catturare e immagazzinare CO 2 da fonti inizialmente considerate climaticamente neutre, come i rifiuti biologici, trucioli di legno o letame. Ciò che viene catturato è la CO 2 trovato nel ciclo naturale della terra, e non CO 2 da fonti di carbonio come carbone, olio e gas. In questo modo riduciamo la quantità di gas serra già presente nell'atmosfera, perché viene dal naturale, CO . biologica 2 ciclo.
BIO-CCS può essere effettuato anche catturando e immagazzinando CO 2 da fonti biologiche attraverso la produzione di biocarbonio (carbone). Il biocarbonio è un buon ammendante e si lega anche alla CO 2 , finché il carbone non viene bruciato e rimane nel terreno. Il metodo di produzione del biocarbonio è chiamato pirolisi, ed è così semplice che può essere fatto nel tuo giardino con i rifiuti del giardino, Per esempio. Però, è necessario un forno di pirolisi.
Nel forno, la biomassa viene riscaldata tra i 500 ei 700 gradi con un apporto d'aria minimo in non più di 20 minuti. Il biocarbonio contiene il doppio di carbonio rispetto ad altra materia organica. Il metodo è intelligente perché abbiamo bisogno solo di terreno o terreno coltivato per la CO 2 Conservazione, che rende il trasporto e lo stoccaggio della CO 2 meno complicato che dall'industria. Certo, il metodo è più efficace se utilizzato su larga scala in orticoltura o agricoltura.
Secondo i dati dell'Istituto norvegese di ricerca sulla bioeconomia (NIBIO), le emissioni del settore agricolo norvegese possono essere dimezzate se 4, 000 aziende agricole norvegesi producono e mescolano biocarbonio nel suolo. NIBIO è partner del progetto CAPTURE+ e sono quelli che hanno ricercato il biocarbonio per più tempo in Norvegia.
Come sappiamo che il trasporto di CO 2 nelle condutture è sicuro?
Oggi CO 2 viene trasportato in oleodotti che si estendono su migliaia di chilometri di terreno in Nord America. In Norvegia, ci sono 150 chilometri di CO 2 gasdotto sul fondo del mare dal campo di Snøhvit a Melkøya a Hammerfest.
Di conseguenza, trasporto di CO 2 è completamente sicuro se tutte le tubazioni sono progettate specificatamente solo per CO 2 trasporto. Per sapere cosa è necessario, SINTEF ha sviluppato un modello di simulazione avanzato in grado di prevedere se una crepa o altri danni a una CO 2 tubo di trasporto può essere sviluppato in una breccia continua. Lo strumento mostra come i tubi stessi possono prevenire la formazione di crepe senza la necessità di rendere le pareti dei tubi inutilmente spesse o per altre costose misure di riduzione del rischio.
Tentare di sovradimensionare le tubazioni per controllare le fratture aumentando lo spessore delle pareti è una strategia costosa. Per una condotta lunga 50 miglia con un diametro di 36 pollici, l'aumento dello spessore della parete di soli tre millimetri aggiungerà 250 milioni di NOK (22,25 GBP) al costo totale dati i prezzi dell'acciaio di oggi.
L'industria petrolifera norvegese ha molti decenni di esperienza nella progettazione di tubi e nelle valutazioni di sicurezza relative al trasporto di gasdotti. ma CO 2 ha proprietà diverse rispetto al gas naturale. A differenza del gas naturale, CO 2 si riscalda al diminuire della pressione. Se c'è un buco in una CO 2 tubatura, viene rilasciata fino a dieci volte più energia rispetto a una perdita in un gasdotto.
Recentemente, SINTEF ha utilizzato il modello di simulazione per preparare le proiezioni per il progetto Northern Lights. Questo progetto è gestito da Equinor con Shell e Total come partner e copre la parte di trasporto e stoccaggio del progetto dimostrativo norvegese per la CO su vasta scala 2 gestione.
Come facciamo a sapere che lo stoccaggio sotterraneo di CO 2 è salvo?
Ad oggi, tutte le ricerche e le esperienze suggeriscono che lo stoccaggio di CO 2 può essere fatto in sicurezza se vengono selezionate aree di stoccaggio appropriate.
Un buon esempio è il progetto pilota di Equinor a Sleipner, dove 1 milione di tonnellate di CO 2 all'anno è stato iniettato nella colata arenaria sotto strati più densi di argilla quasi 1, 000 metri sotto i fondali dal 1996. SINTEF ricerca molti temi legati alla sicurezza, ma anche conveniente, Conservazione:
Un esempio di ricerca in corso è il progetto Pre-ACT coordinato da SINTEF, finanziato dall'UE, il Consiglio della ricerca norvegese, Equinore, Shell e totale, tra gli altri.
Nel progetto, i ricercatori hanno accesso ai dati di monitoraggio di importanti CO 2 impianti dimostrativi di stoccaggio. I dati saranno utilizzati per calibrare e dimostrare il valore dei metodi sviluppati e per sviluppare un "protocollo" o raccomandazioni.
Le raccomandazioni sono sviluppate come strumenti per decisioni operative basate su informazioni sulla pressione interstiziale nel giacimento di stoccaggio. Ciò aiuterà gli operatori a massimizzare sia la sicurezza che la capacità di stoccaggio in modo conveniente. Il sistema sarà utilizzato anche per monitorare i serbatoi.
Pre-ACT utilizza un ampio laboratorio sul campo per la CO 2 stoccaggio:Svelvik CO 2 Laboratorio sul campo. Il campo si trova in una cava di sabbia vicino a Drammen in Norvegia ed è gestito da SINTEF. Il laboratorio è composto da un pozzo di iniezione e quattro pozzi di monitoraggio, il tutto con strumenti per misurare ciò che sta accadendo sia nei pozzi stessi che nelle aree tra i pozzi. Ciò fornisce ai ricercatori dati ancora più unici.
Inoltre, this field lab provides researchers with unique opportunities for testing new methods and equipment, such as fibre-optic sensors for CO 2 monitoring.
