Чтобы мир достиг чистого нуля, необходимо быстро расширить использование технологий улавливания и хранения углерода, следует из докладов МГЭИК. По оценке нефтегазового гиганта ExxonMobil, рынок улавливания углерода и хранения его под землей к 2050 году достигнет 4 трлн долларов. Анализ текущих тенденций и достижений в этом направлении представил ресурс «Энергетические технологии».
С тех пор как международные органы, такие как Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК), определили технологию CCUS как ключевую для смягчения последствий глобального потепления, многие компании, в том числе спонсируемые частными энтузиастами, стали вести исследования в этом направлении. Некоторые крупнейшие мировые фирмы, такие, например, как Exxon, вкладывают в данную технологию значительные средства.
Выбросы СО2 по секторам, Гт СО2, 2019 г.
Левая диаграмма − выделены электрогенерация и производство тепла
Правая диаграмма − электрогенерация и производство тепла включены в выбросы отраслей
Технология CCUS включает в себя улавливание CO2 от сжигания топлива или промышленных процессов и его транспортировку судном или трубопроводом для подземного хранения в геологических формациях или для использования в качестве ресурса для создания продуктов.
Портфель проектов CCUS быстро расширяется. По данным Global CCS Institute, отраслевого аналитического центра в Мельбурне, в настоящее время в эксплуатации находятся 29 коммерческих и пилотных проектов, 20 из которых были запущены за последние два года. Только за первые девять месяцев 2021 года глобальная мощность запланированных проектов CCUS выросла на 50% до 111 миллионов метрических тонн.
Одним из ключевых катализаторов этого роста стала публикация знакового доклада МГЭИК в 2018 году, в котором подчеркивается необходимость достижения чистых нулевых глобальных выбросов парниковых газов к 2050 году для получения хороших шансов ограничить глобальное потепление до 1,5 °C. Три из четырех возможных путей МГЭИК к чистому нулю имели в своей основе CCUS.
Решающее значение CCUS будет иметь для секторов, где выбросы не могут быть полностью исключены, например, в тяжелой промышленности. По оценкам МЭА, чтобы достичь чистого нуля, мощности CCUS должны вырасти в 40 раз к 2030 году, что потребует ежегодного увеличения мощностей на 50%.
Достижение такого показателя проблематично. В настоящее время улавливаемые выбросы углерода составляют чуть более 0,12% от выбросов CO2. Несмотря на то, что технология CCUS существует уже несколько десятилетий, капитальные затраты остаются очень высокими. Усиление экономических и политических стимулов и создание новых потоков доходов, таких как поиск новых применений для улавливаемого углерода или рост рынка углеродных компенсаций, будут иметь важное значение для того, чтобы сделать технологию CCUS доступной.
Улавливание СО2 отвечает только за 0,12% от общих выбросов
В Европе технология CCUS первоначально рассматривалась как способ, позволяющий продолжать производить электроэнергию с использованием угля или газа. Но резкое падение стоимости возобновляемых источников энергии остановило такие проекты.
Стремление Европы стать первым в мире климатически нейтральным континентом возродило интерес к технологии, но на этот раз больше у промышленности, а не у производителей электроэнергии.
В последние годы во всем мире CCUS чаще всего применяется в газовой отрасли, производстве удобрений и этанола, на уровне около 90-95%. Это связано с тем, что эти отрасли имеют самые низкие затраты на улавливание, так как они обычно генерируют чистый поток CO2, который удаляется как часть производственного процесса.
CCUS также начинает применяться в более широком спектре отраслей, где стоимость улавливания может быть выше из-за более низкой концентрации CO2 в дымовых газах − таких как производство цемента и стали, а также производство электроэнергии.
HeidelbergCement собирается открыть первый в мире полномасштабный проект CCUS на цементном заводе в Норвегии, а цементный гигант LafargeHolcim работает над CCUS с Schlumberger New Energy. Параллельно некоторые из крупнейших мировых производителей стали, в том числе ArcelorMittal, ThyssenKrupp, Nippon Steel и Posco, обращаются к водороду и CCUS для реализации своих амбиций чистого нуля.
На данный момент крупнейшими игроками в сегменте CCUS являются нефтегазовые гиганты и экспортеры СПГ. Лидером в CCUS стал нефтегазовый гигант ExxonMobil.
Существующие в мире мощности CCUS в значительной степени сконцентрированы на заводах по переработке природного газа. В большинстве случаев улавливаемый CO2 используется для повышения нефтеотдачи (EOR). По данным GlobalData, 74% действующих объектов CCUS по-прежнему стимулируются экономической отдачей от EOR.
Мощность улавливания СО2 по секторам
На Северную Америку приходится примерно 50% активных проектов CCUS, большинство из которых находятся в США. Отчасти это связано с размером рынка природного газа страны, а отчасти потому, что в стране создана наиболее благоприятная политика для развертывания CCUS, включая налоговый кредит 45Q, который обеспечивает 50 долларов США за захоронение тонны CO2 под землей.
Великобритания также хочет стать мировым лидером в CCUS, удалив десять миллионов тонн CO2 к 2030 году, и стремится производить 5 ГВт синего и зеленого водорода к этому же сроку. Инфраструктурный фонд CCUS в размере 1 млрд фунтов стерлингов (1,26 млрд долларов США) предполагает разработку двух «хабов и кластеров» к 2025 году и еще двух к 2030 году, которые свяжут ряд эмитентов СО2 с общим трубопроводом и хранилищем, что позволит сэкономить средства за счет масштаба проекта.
Норвежский проект по улавливанию углерода Longship и схема транспортировки и хранения первоначально будут улавливать 400 000 тонн углерода, а затем до 1,5 миллионов тонн в год к 2024 году. В конечном итоге, проект планируется расширить до пяти миллионов тонн в год, чтобы захоранивать углерод, получаемый от клиентов по всей Европе.
Производства по улавливанию СО2 по регионам
До сих пор технология, которая была наиболее распространена для улавливания углерода, − это жидкая абсорбция СО2 растворителями на основе аминов, но новые технологии тестируют новые растворители или другие типы захвата, такие как твердые адсорбенты или мембраны.
Технологическая компания CCUS Svante разрабатывает технологию улавливания углерода с использованием структурированного твердого сорбента. Твердый сорбент помещается во вращающуюся колонну, которая улавливает CO2 из дымовых газов и затем выделяет концентрированный CO2 при воздействии пара. Канадская компания в настоящее время расширяет свою деятельность и работает с трудно удаляемыми промышленными выбросами в цементной и сталелитейной промышленности.
Итальянская Saipem разрабатывает технологию улавливания углерода, которую она называет «промышленным легким». Технология использует природный фермент для улавливания CO2 из дымовых газов и превращения его в чистый CO2 для использования в качестве химического сырья для строительных материалов и топлива.
Осенью прошлого года в Исландии заработала крупнейшая в мире установка, удаляющая углекислый газ из атмосферы под названием Orca. Установка построена швейцарским стартапом Climeworks AG и работает на геотермальной электростанции Хеллишейди. При работе на полную мощность завод будет ежегодно удалять из воздуха 4000 тонн углекислого газа. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), это соответствует выбросам примерно от 870 автомобилей.
Orca втягивает большое количество воздуха с помощью огромных вентиляторов, приводя воздух в контакт с химическими веществами, которые могут выборочно удалять CO2, одновременно выделяя азот, кислород и другие газы обратно в атмосферу. Затем обогащенные углеродом химикаты нагревают примерно до 100 °C, чтобы выделить CO2 в виде чистого газа. Установка смешивает газ с водой и закачивает его глубоко в землю в базальтовые породы. Растворенный CO2 кристаллизуется в твердый минерал примерно за два года, навсегда удаляясь из атмосферы.
Основная проблема для Climeworks − снижение стоимости обслуживания. Завод существует за счет инвесторов, каждому из которых извлечение одной тонны углекислого газа обходится в 1200 долларов. Строительство Orca обошлось от 10 до 15 миллионов долларов. Средства для компании поступают от корпоративных клиентов, включая Microsoft, Stripe Inc., Shopify Inc. и Swiss Re AG. Финансирование завода также поддерживают 8 000 частных клиентов.
Сторонники улавливания и хранения углерода считают, что технологии CCUS могут стать важным инструментом в борьбе с изменением климата. Однако критики утверждают, что эти технологии по-прежнему непомерно дороги, и для их масштабного использования могут потребоваться десятилетия.
Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК (ИРТТЭК).
Все материалы рубрики «Нефть и газ»
26.05.2022
