Magyar Energetika

Hírek

globális felmelegedés

A Nemzetközi Energiaügynökség a karbonnegativitásról

2020/1. lapszám | Magyar Energetika |  1027 |

A Nemzetközi Energiaügynökség a karbonnegativitásról

Valamely tevékenységet akkor tekinthetünk karbonsemlegesnek, azaz akkor állíthatjuk róla, hogy nettó kibocsátása zérus (carbon neutrality, net-zero emission), ha működése során ugyanannyi szén-dioxidot távolít el, mint amennyit kibocsát.

Egy vállalkozás, egy ágazat vagy egy ország akkor lesz karbonnegatív, ha az általa kibocsátottnál több CO2-ot távolít el a légkörből.

Ahhoz, hogy a (Párizsi Megállapodásban rögzített ambiciózus nemzetközi) klímacélokat évszázadunk második felére el lehessen érni, a jelenlegi tendenciák és az ismert előrejelzések alapján akár az is szükségessé válhat, hogy globálisan megvalósuljon a negatív emisszió. Az IPCC 2018-ban kiadott jelentésében1 bemutatott szinte valamennyi előrejelzés szerint annak feltétele, hogy a globális átlaghőmérséklet ne emelkedjék 1,5 °C fölé, hogy 2050 után meg kell valósulnia a negatív kibocsátásnak.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a kibocsátott szén-dioxidnak a légkörből való eltávolítása lehetne az egyetlen hosszútávú megoldás. Rövidebb távon az alkalmazott technológiák korszerűsítése nagyon fontos szerepet játszhat a tiszta energiára történő átállás folyamatában. Az ezzel kapcsolatos innovációk semlegesíthetik vagy ellensúlyozhatják azoknak az eljárásoknak a kibocsátásait, amelyek jelenlegi fejlettségi szintjükön nem, vagy csak szinte megfizethetetlen költséggel lennének karbonsemlegessé tehetők. Különösképpen igaz ez az acél- és cementgyártásra, valamint a nagy távolságokra történő szállítás és a légi közlekedés területén.

Az IEA elemzőjének megítélése szerint a szén-dioxid kivonása pl. a füstgázokból vagy akár a légkörből nem lehet a kibocsátás-csökkentés alternatívája, vagy ürügy arra, hogy elhalasszák a kibocsátás-csökkentési eljárások bevezetését. Jelenlegi ismereteink alapján mindazonáltal úgy tűnik, hogy az éghajlatváltozás elleni küzdelemben ezek alkalmazása feltétlenül szükséges.

Hogyan lehet kivonni szén-dioxidot a légkörből?

Jelenlegi ismereteink szerint a szén-dioxid kivonása a légkörből háromféle módszerrel lehetséges:

  • természeti folyamatok,
  • a természeti folyamatok hatékonyságának javítását szolgáló eljárások,
  • technológiai megoldások.

Ilyen természeti folyamat az erdősítés (erdőtelepítés olyan területeken, ahol korábban nem voltak erdők) és az újraerdősítés (a kivágott vagy kipusztult erdők újratelepítése). Léteznek további megoldások is, mint pl. a partok menti vagy a tengeri élőhelyek célzott helyreállítása oly módon, hogy azok (ismételten) alkalmasak legyenek a CO2 kivonására a levegőből.

A továbbfejlesztett, gyorsított természeti folyamatok közé olyan talajgazdálkodási intézkedések tartoznak, amelyek növelik a talaj karbontartalmát. Ilyen lehet pl. a biomasszából előállított faszén (biochar) bekeverése a termőtalajba, ami így lehetővé teszi a szénnek akár több száz évig a talajban való tárolását. Ennél egyelőre kevésbé fejlett eljárásnak tűnik a talaj mállasztása, amivel meg lehet gyorsítani a szén-dioxid abszorpcióját a talajban (példaként említhető az az eljárás, amelynek során finomra őrölt szilikát ásványokat kevernek a talajba). Jelenleg is folynak kísérletek, amelyek során pl. az óceánok vizébe speciális tápanyagokat adagolnak, ezzel javítva annak CO2-felvevő képességét. Ezek a módszerek még jelentős kutatási-fejlesztési tevékenységet igényelnek ahhoz, hogy bevezethetővé váljanak.

A technológiai megoldások túlnyomó többsége a leválasztott szén-dioxid hosszú távú geológiai tárolásán alapul. Ilyen a biológiai forrású energiahordozókat alkalmazó energiatermelés, majd a CO2 leválasztása és tárolása (BECCS2), vagy a szén-dioxid közvetlen kivonása a légkörből. Ezek az eljárások jelentős szerepet kaphatnak az energetikai átmenet folyamatában.

Az IPCC megállapítása szerint a mezőgazdasági, erdészeti és földhasználati eljárások 2050-ig évente 1–11 milliárd tonna CO2 eltávolítására, illetve a légkörből való kivonására lehetnek alkalmasak. Az évszázad közepéig a BECCS-alapú eljárásokkal kivont szén-dioxid mennyisége elvileg elérheti az évi 8 milliárd tonnát. Az jelentős mennyiség, ha figyelembe vesszük, hogy 2018-ban az energetikai ágazat globális kibocsátása 33 milliárd tonna volt.

Bioenergia alkalmazása a CO2 leválasztásával és tárolásával (BECCS)

A BECCS olyan esetekben alkalmazható, amelyek során az energiatermelés alapanyagául biomasszát választunk, vagy biomassza és fosszilis tüzelőanyagok keverékét tüzeljük el az energetikai berendezésekben, a cementgyártásban használt kemencékben, azokban a finomítókban, amelyekben a bioüzemanyagokat (etanolt) fermentációval állítjuk elő, vagy akár a biomasszából történő biogáz-előállítás során. A BECCS alkalmazása során azt a szén-dioxidot távolítjuk el és tároljuk földalatti üregekben, amelyet a fejlődő növények a légkörből vontak ki korábban, így az kikerül a természetes karbon-ciklusból.

A BECCS az egyik technológiailag legérettebb szén-dioxid eltávolítási eljárás. Világszerte számos ilyen létesítmény üzemel, amelyek az ipari folyamatokból és a biomassza-alapú villamosenergia-termelésből származó CO2-ot kivonják. Az Egyesült Államokban például az Illinois államban működő létesítményben3, ahol bioetanolt gyártanak, évente mintegy 1 millió tonna CO2-t választanak le és tárolnak egy erre a célra kijelölt geológiai tárolóban. Az Egyesült Királyságban a Drax erőműben kísérleti projekt indult a biomassza-tüzelés során keletkező CO2 leválasztására és tárolására. Ha a projekt sikeres lesz, ez lehet a világ első negatív kibocsátású erőművi egysége.

Bizonyos esetekben a BECCS viszonylag alacsony költségű lehetőséget kínál a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás bevezetésére. Ilyen pl. a bioetanol előállítása, amelyben a CO2 befogási költségei nem magasabbak 25 USD-t/CO2-nél. Nehézséget okoz mindazonáltal a biomassza fenntartható rendelkezésre állása (kitermelés, szállítás, előkészítés), valamint a leválasztott CO2 szállítására és tárolására szolgáló infrastruktúra biztosítása, amely utóbbi a világ legtöbb régiójában nem áll rendelkezésre.

A szén-dioxid közvetlen leválasztása a légkörből

A közvetlen leválasztással nyert szén-dioxidot élelmiszer- és italgyártásra lehet felhasználni, vagy szintetikus üzemanyagok gyártása során lehet hasznosítani. Ezekben az esetekben a leválasztott CO2 újra a légkörbe jut, azaz ilyen módon nem érhető el negatív kibocsátás.

Miután a légkörben a CO2 koncentrációja alacsony, a levegőből történő közvetlen leválasztási technológiák jelenleg energiaigényesebbek és drágábbak, mint más szén-dioxid-leválasztási eljárások, amelyek nagyobb koncentrációjú gázokkal működnek. A közvetlen eljárások becsült fajlagos költsége 95–230 USD/tCO2. Mára tíz fölé emelkedett azoknak a kisebb létesítményeknek a száma, amelyekben a levegőből vonják ki a gázt és használják pl. szénsavas italok gyártásához. Az első nagy léptékű üzem jelenleg épül az USA-ban4, amely évi 1 millió tonna CO2 leválasztását tűzte ki célul és a gázt a nyersolaj-kitermeléshez fogják felhasználni.

Az IEA következetesen hangsúlyozza, hogy a globális energetikai átálláshoz – más, nem technológiai jellegű intézkedéseken kívül (energiahatékonyság javítása, energiatakarékosság stb.) – különféle technológiák alkalmazása szükséges. Nincs egységes vagy egyszerű megoldás a nemzetközi éghajlatpolitikai célok elérésére, miközben alapvető fontosságú az energiaellátás biztonsága és az energiához való hozzáférés biztosítása. Bár a kibocsátások csökkentése az elsődleges feladat, a szén-dioxid-eltávolítási technológiák, például a BECCS és a közvetlen leválasztás fejlesztése és alkalmazása fontos és kiegészítő szerepet játszhat az energiaágazat szén-dioxid-semlegesség felé történő elmozdításában.

Szén-dioxid megkötési lehetőségek

Forrás

Jegyzetek

  1. https://www.ipcc.ch/sr15/
  2. BECCS: BioEnergy and Carbon Capture and Storage
  3. https://www.adm.com/news/news-releases/adm-begins-operations-for-second-carbon-capture-and-storage-project-1
  4. https://carbonengineering.com/news-updates/carbon-engineering-expanding-capacity-of-commercial-dac-plant/

2020/1. lapszám | Magyar Energetika |  1027 |

Hírek

globális felmelegedés