Бензин из воздуха
Бензин, произведенный из воздуха
В Карлсруэ сказка о производстве топлива из СО2 стала былью
Мобильная установка по производству топлива из СО2
Разработанная в KIT установка относится к числу новых технологий, позволяющих абсорбировать из воздуха углекислый газ, выделяемый при горении или на промышленных предприятиях, и использовать его для производства новых товаров или закачивать на постоянное хранение глубоко под землю. Такие технологии называют CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage).
Что могут технологии CCUS
Технологии CCUS имеют не только экологическую целесообразность, но и большой экономический потенциал. Консалтинговое агентство Boston Consulting Group (BCG) считает, что их рыночная стоимость в ближайшие десять лет достигнет 90 млрд долларов. Модели CCUS были разработаны еще 40 лет назад, но из-за технических и экономических причин оставались, скорее, в тени. BCG предсказывает им скорый расцвет.
Экологи от новых изобретений не в восторге
Эрика Белманн (Erika Bellmann) из немецкого отделения Всемирного фонда дикой природы (WWF) менее оптимистична. В сфере индивидуального транспорта она вообще не видит никакой пользы от CCUS, ратует за переход на электропривод или водородное топливо.
К тому же, замечает Белльман, технология выделения СО2 из воздуха еще не настолько развита, чтобы найти широкомасштабное применение. Использование эмиссии сталелитейного, цементного или химического завода, добавляет немецкий эксперт, ничего не меняет в углеводородном происхождении углекислого газа. Его выбросы можно уменьшить только при переходе на возобновляемые источники, и то не до нуля.
Технология CCUS может стать отраслью сопоставимой с нефтянкой
Использование технологий CCUS поможет в решении задач декарбонизации экономики
Источник: Пресс-служба Газпром нефть
Речь идет о технологии улавливания, закачки, хранения, использования углекислого газа CCUS.
А. Дюков уверен, что эта технология имеет хорошие перспективы стать такой новой крупной отраслью в мировой экономике, которая будет по своим объемам сопоставима с нефтяной отраслью.
Он пояснил, что только за счёт энергоэффективности и использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) невозможно добиться декарбонизации экономики.
А вот использование технологий CCUS может стать способом решения этой задачи.
Так, глобальные выбросы СО2 составляют 35-40 млрд т/год.
По оценкам компании, к 2050 г. за счёт использования CCUS может утилизироваться 5-10 млрд т углекислого газа.
Топ-менеджер отметил, что российские нефтяные и газовые компании хорошо спозиционированы, чтобы стать лидером на этом новом крупном рынке.
Vygon Consulting подсчитала, что с учетом водоносных горизонтов суммарная емкость хранилищ в России составляет порядка 1,1 Гт, а емкость только нефтяных и газовых месторождений, пригодных для закачки СО2, – порядка 300 Гт.
По данным Минпромторга, на апрель 2021 г. в мире насчитывалось порядка 22 предприятий, использующих технологии CCUS.
В совокупности они способны улавливать более 40 млн т/год СО2.
Россия – 1 из самых перспективных мест для хранения углекислого газа.
Еще одно важное преимущество CCUS заключается в том, что – это 1 из способов производства низкоуглеродного водорода.
Однако, монетизация проектов CCUS сегодня связана с определенными трудностями и требует господдержки.
Четыре способа, которым CCUS поможет спасти мировой климат
Достижение целей Парижского климатического соглашения невозможно только за счет роста использования возобновляемых источников энергии и более широкого внедрения электрификации на транспорте. Миру нужно будет сократить выбросы от существующих энергетических систем и от тяжелой промышленности, такой как производство цемента, стали или химикатов.
А декарбонизация энергетической инфраструктуры и сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) в тяжелой промышленности будут практически невыполнимы без улавливания, утилизации и хранения углерода (CCUS). Об этом говорится в новом докладе Международного энергетического агентства (МЭА).
“Большая нефть” также осознала необходимость CCUS для сокращения выбросов. Все крупные нефтяные компании работают над подобными решениями. Причем государственная поддержка будет иметь определяющее значение для снижения затрат и масштабирования проектов CCUS. Это позволит перейти от начальной стадии разработки и пилотных проектов к коммерчески жизнеспособным решениям.
“CCUS является единственной группой технологий, которая способствует прямому сокращению выбросов в ключевых секторах, – подчеркивается в докладе МЭА. – Декарбонизация будет практически невозможной без этих систем”.
МЭА объяснило, как CCUS поможет спасению климата
Агентство обозначило четыре основных способа, посредством которых улавливание углерода может способствовать переходу к чистой энергии. Первый и самый простой метод: сократить выбросы от существующей энергетической инфраструктуры. Ведь системы CCUS можно модернизировать на существующих электростанциях и промышленных предприятиях.
Второй: CCUS может стать решением для сокращения выбросов в секторе, где это сложнее всего. Имеется в виду тяжелая промышленность, на которую в настоящее время приходится почти 20% глобальной эмиссии двуокиси углерода (CO2).
“CCUS – практически единственное технологическое решение для значительного сокращения выбросов при производстве цемента. Кроме того, во многих регионах это наиболее экономичный подход к сокращению выбросов при производстве чугуна, стали и химикатов”, – отмечается в отчете МЭА.
В-третьих, CCUS также является экономически эффективным способом производства водорода с низким содержанием углерода. И, наконец, четвертое: по мнению МЭА, улавливание и хранение углерода поможет компенсировать парниковые выбросы, которые слишком сложно или дорого удалять напрямую.
Проекты по улавливанию и хранению углерода набирают обороты в последние годы благодаря увеличению инвестиций, в том числе со стороны мировых нефтегазовых компаний. А проекты, которые сейчас приближаются к окончательному инвестиционному решению, предполагают инвестиции в размере около 27 млрд долларов. Это вдвое превышает объем инвестиций, запланированных в 2017 году, отмечает МЭА. :///
Улавливание, использование и хранение диоксида углерода
Количество диоксида углерода (CO2), выбрасываемого в атмосферу, существенно увеличилось с начала индустриальной эпохи. Если человечество ничего не сделает для того, чтобы снизить концентрацию CO2 в атмосфере, то последствия изменения климата будут явно ощутимы для всего мира.
Технологии для улавливания, использования и хранения диоксида углерода (англ.: Carbon Capture, Utilization and Storage [CCUS]) как основной компонент декарбонизации будут играть важную роль в борьбе с изменением климата и могут проложить путь к низкоуглеродному будущему.
Улавливание диоксида углерода — это технический процесс, с помощью которого можно уловить до 90 % выбросов CO2, возникающих в результате использования органического топлива для выработки электроэнергии и в промышленности. Это предотвращает попадание диоксида углерода в атмосферу. Впоследствии уловленный CO2 можно хранить в течение длительного времени (например, глубоко под землёй) или использовать в качестве сырья для других продуктов с более высокой экономической выгодой, сохраняя при этом углеродную нейтральность производственных процессов. По мере развития технологий CCUS появляются и новые задачи для сенсорных решений. Компания SICK уже предлагает решения для улавливания углерода, а также для транспортировки CO2.
Задачи
Отчётность и выставление счетов за выбросы CO2
Измерение расхода CO2 будет необходимо для фискального расчёта, коммерческого учёта и соблюдения будущих законов. Точное измерение расхода CO2 позволяет составлять полные и точные отчёты об уловленном диоксиде углерода и при необходимости выставлять соответствующие счета на каждом уровне сети CCUS.
Эффективность процесса
Чтобы быть убедительными с экономической и экологической точки зрения, методы улавливания диоксида углерода должны демонстрировать высокую эффективность. Поэтому измерение содержания CO2 после улавливания с целью контроля и оптимизации — обязательный процесс.
Контроль качества
Независимо от цели применения (хранение или использование) уловленного CO2 важно проверять качество газа и контролировать его на наличие возможных загрязнений. Это позволяет избежать негативных последствий для дальнейшего процесса CCUS и защитить окружающую среду.
Решения от SICK для улавливания, использования и хранения диоксида углерода (CCUS)
Измерение расхода для транспортировки газа, а также для технологического применения
Диоксид углерода может улавливаться из разных источников выбросов, собираться и транспортироваться по трубопроводам или на судах для последующего хранения или использования. При этом для контроля количества CO2 в каждой точке передачи необходимо измерять расход газа, ведь точные измерения газа позволяют осуществлять правильные расчёты с предприятиями, которые хотели бы использовать диоксид углерода. Кроме того, на базе измерений рассчитываются налоги и сертификаты для CO2 в соответствии с действующими предписаниями. Ультразвуковые счётчики расхода газа и измерительные системы SICK предоставляют точные и надёжные данные для успешного управления процессами на протяжении всей цепочки CCUS.
Выступая в качестве отдельного устройства или как часть системного решения, счётчики расхода газа FLOWSIC600 и FLOWSIC600-XT соответствуют многочисленным требованиям и отличаются выдающимися измерительными характеристиками. Ультразвуковые счётчики расхода газа SICK обеспечивают очень высокую точность измерения газа. Кроме того, благодаря встроенной технологии PowerIn Technology™ счётчик FLOWSIC600-XT продолжает осуществляться измерение даже при исчезновении напряжения и сохраняет соответствующие данные. Надёжная конструкция обеспечивает безошибочную работу счётчика расхода газа без технического обслуживания. Прямое расположение лучей предотвращает отражение сигналов внутри устройства и защищает его от возникновения неполадок в результате загрязнения. Благодаря этому FLOWSIC600-XT долго работает стабильно и с высокой точностью измерения.
Надёжное решение «под ключ» для измерения CO2
Компания SICK предлагает комплексное решение «под ключ» для измерения расхода газа — систему измерения расхода FLOWSKID. Система гибко проектируется и обеспечивает высокоточные данные измерений. Центральным элементом узла учёта является ультразвуковой счётчик расхода газа FLOWSIC600 или FLOWSIC600-XT, благодаря которому система работает очень надёжно. Узел учёта можно индивидуально адаптировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми в том или ином случае применения, дополнив его газоанализатором, газовым хроматографом и поточным компьютером. Система изготавливается в соответствии со стандартами ISO и удовлетворяет всем актуальным требованиям к качеству согласно DIN, ANSI и ASME. Это обеспечивает соблюдение соответствующих местных предписаний и требований.
Измерение концентрации CO2 при улавливании
Прежде чем выделяемый в разных промышленных процессах CO2 попадёт в атмосферу, его можно уловить с помощью специального приспособления, установленного в соответствующем месте. Для контроля и оптимизации эффективности улавливания CO2 беспробоотборный газоанализатор GM35 точно и без отбора пробы измеряет концентрацию CO2 прямо в газовом канале. Надёжность, точность измерения и быстрый отклик GM35 очень важны для эффективности контуров регулирования. Кроме того, этот газоанализатор может измерять содержание H2O, температуру и давление, благодаря чему он идеально дополняет любую систему контроля технологического процесса. Непрерывный контроль концентрации CO2 важен в том числе и для передачи уловленного газа на дальнейшую переработку, а также для выставления счетов.
Измерение качества: анализ концентрации CO2, а также загрязнений в газовой матрице уловленного CO2
При улавливании диоксида углерода образуется высококонцентрированный газ с объёмной долей CO2 более 90 %. Однако в газовой матрице содержатся и другие компоненты, которые считаются загрязнениями. Перед последующей транспортировкой, хранением или использованием уловленного газа необходимо измерить эти компоненты, ведь некоторые загрязнения могут вызывать коррозию или влиять на процессы преобразования. Пробоотборные анализаторы SICK постоянно и точно контролируют одновременно несколько компонентов. Это обеспечивает оптимальное управление и улучшение процессов CCUS. Компания SICK предлагает разнообразные газоанализаторы для многих сфер применения, условий и параметров измерения. Для одновременного контроля нескольких разных компонентов особенно подходит технология измерения горячей пробы: например, MCS200HW для измерения CO2, H2O, HCl, SO2, CO, NOx, NH3 и O2 или MCS300P HW для измерения более высоких концентраций SO2, HCl или NOx. При применении в условиях незначительного коррозионного воздействия или для контроля лишь нескольких компонентов используется технология измерения холодной пробы анализатора GMS800.
Контроль парниковых газов
Директива ЕС 2003/87 / EС, устанавливающая схему торговли квотами на выбросы парниковых газов, требует подтверждения выбросов CO2 из всех источников CO2 электростанции и других установок, подпадающих под действие директивы. Поскольку рассчитать точную концентрацию CO2 крайне затруднительно, то разумной альтернативой является измерение выбросов прямо в газоотводном канале. Компания SICK разработала отличную систему CEMS для непосредственного контроля выбросов CO2 — GHG-Control. С её помощью SICK также предоставляет владельцам установок информацию, которая требуется согласно предписаниям ЕС по торговле квотами на выбросы для сертификатов погрешности измерений. GHG-Control — это комплексная измерительная система, которая наряду с беспробоотборным газоанализатором GM35, ультразвуковым расходомером FLOWSIC100 и системой обработки данных MEAC GHG включает в себя ещё и услуги. Данное решение избавляет от трудоёмких расчётов, а это экономит время и средства.
Пространство и защита для измерительного и аналитического оборудования
Контейнерные решения служат прежде всего для защиты установленных аналитических систем от экстремальных условий окружающей среды, таких как жара, холод, пыль, ветер, землетрясения и коррозионные или взрывоопасные среды. Кроме того, они предлагают преимущества при транспортировке, а также при установке и техобслуживании на месте. Ведь в контейнере всё чётко предустановлено и согласовано ещё на заводе. Каждый контейнер может быть индивидуально укомплектован в соответствии с пожеланиями заказчика. Установка трансформаторов и ИБП, систем пожаротушения, кондиционирования воздуха и газовой сигнализации тоже возможна, равно как и реализация переключения точек измерения или сложных концепций резервирования и обработки сигналов.
Что такое улавливание углерода и может ли оно сделать авиатранспорт более экологичным
Американская авиакомпания United Airlines недавно заявила, что планирует достичь нулевого уровня выбросов углекислого газа к 2050 году. Звучит амбициозно, но как она собирается это сделать? С помощью технологии прямого улавливания CO2 из воздуха. О том, что из себя представляет эта технология и какие меры могут принять туристические агентства и сами путешественники, чтобы остановить глобальное потепление, рассказывает National Geographic.
Ежегодно вследствие деятельности человека выделяется более 44 миллиардов тонн двуокиси углерода. По результатам исследования, опубликованным в 2018 году в журнале Nature Climate Change, на долю туризма, и в первую очередь авиаперелетов, приходится 8% годовых выбросов.
Во время пандемии мы стали свидетелями того, как замедление глобальной экономики, основанной на ископаемом топливе, положительно отразилось на окружающей среде. Это стало откровением для многих туристов и заставило их задуматься о том, как уменьшить свой углеродный след.
Традиционные методы углеродной компенсации хороши, но их эффективность трудно оценить. Куда более надежное решение — захватывание углерода из атмосферы и его хранение в земле. До сих пор эта технология применялась лишь в научной сфере, но благодаря новым инициативам внести свой вклад в борьбу с глобальным потеплением смогут также представители туристической индустрии и даже сами путешественники.
Как работает технология прямого захвата углерода из воздуха
Швейцарская компания Climeworks разработала проект установок для улавливания CO2. Модульные машины Climeworks при помощи вентиляторов втягивают воздух в коллектор, в котором углерод захватывается фильтром из органических соединений. Когда фильтр заполняется, коллектор закрывается и нагревается до 100 °C, в результате чего высвобождается чистая двуокись углерода.
На принадлежащей Climeworks геоТЭС Хедлисхейди в Исландии углерод соединяется с водой и закачивается под землю. Там он вступает в реакцию с базальтовыми породами и в течение нескольких лет превращается в камень.
Работы на геотермальной станции Хедлисхейди были проведены совместно с компанией CarbFix, специализирующейся на «минерализации» углекислого газа.
Системы захвата углерода из воздуха Climeworks питаются от возобновляемых источников энергии: в Хедлисхейди — от геотермальной электростанции; в Хинвиле (Швейцария) — от мусоросжигательного завода. Другие проекты по захвату углерода в мире, в том числе Carbon Engineering в Канаде и Global Thermostat в США, также используют зеленую энергию.
Искусственный лес
Завод по выкачиванию углекислого газа — это своего рода суперлес.
Настоящие леса поглощают углерод, но большинство специалистов сходятся в том, что этот процесс слишком медленный и леса не в состоянии справиться с нынешними объемами выбросов.
Дженнифер Уилкокс, эксперт по энергетической политике из Пенсильванского университета, сотрудница Министерства энергетики США:
«Биосфера земли и океан, вместе взятые, нейтрализуют лишь половину углекислого газа, выделяемого в атмосферу каждый год. Мы должны ускорить этот процесс».
Недавнее исследование показало, что ледники тают стремительными темпами, а это может означать наихудший сценарий из описанных Межправительственной группой экспертов по изменению климата в 2018 году. Мы должны ускорить удаление углекислого газа из атмосферы, но и при этом не навредить мировому океану (поглощение двуокиси углерода ведет к закислению океана) и почве.
Дженнифер Уилкокс:
«Завод по прямому захвату углерода из воздуха в сто раз эффективнее леса. Земля — ограниченный ресурс. Преимущество улавливания углерода в том, что для этого не нужно использовать пахотные земли».
Каждый коллектор на заводах Climeworks захватывает количество углекислого газа, сопоставимое с тем, что поглощают 2000 деревьев. Кроме того, благодаря тому, что концентрация углекислого газа везде одинаковая, эти заводы могут находиться в любой точке мира.
Что делают авиакомпании
Чтобы реализовать свой план по захвату углерода, United Airlines планирует совместно с 1PointFive построить в Техасе крупный завод, который будет «высасывать» из атмосферы миллион тонн углекислого газа в год.
Проекты по улавливанию углерода хороши еще тем, что позволяют перерабатывать его и использовать в качестве сырья. Например, углекислый газ с завода в Хинвиле используется для подкормки парниковых растений и газирования минеральной воды.
Дэвид Голдберг из Института Земли Колумбийского университета:
«Бизнес-модель, предполагающая дальнейшую продажу углекислого газа, способствует развитию зеленых технологий».
В сочетании с водородом, полученным из возобновляемых источников энергии, захваченный углерод можно использовать и для создания экологически чистого авиатоплива. Такое топливо, например, производит Norsk e-Fuel.
Хоть в этом случае углекислый газ и не удаляется из атмосферы навсегда, этот способ позволяет создать экономику замкнутого цикла, а также рынок по захвату углерода, что может в будущем помочь изменить ситуацию к лучшему.
Что могут сделать путешественники
Объединение путешественников Tomorrow’s Air, сотрудничающее с Climeworks, планирует привлечь к решению этой экологической проблемы туристов. Пассажиры смогут компенсировать выбросы, делая ежемесячные взносы на улавливание углерода, и одновременно получать специальные предложения от компаний-партнеров. В рамках инициатив Artists for Air и Airbnb Climeworks tours люди могут узнать, как технология захвата углерода помогает бороться с изменением климата.
Кристина Бекманн, основательница Tomorrow’s Air:
«Теперь путешественники могут тоже вступить в борьбу с изменением климата. Мы должны сделать всё, что в наших силах, чтобы сократить выбросы. Пришло время задуматься о постоянном хранении углерода».
Туристы видят последствия изменения климата и ищут способы исправить ситуацию. «Последние два лета были самыми теплыми в истории. В Гренландии ледники тают на глазах», — говорит Люкке Гайслер-Якабойлу, основательница компании Sila Greenland, занимающейся продвижением туризма в Гренландии. Гайслер-Якабойлу недавно присоединилась к Tomorrow’s Air и планирует включить углеродную компенсацию в стоимость предлагаемых ее компанией туров.
Традиционные методы компенсации вроде посадки деревьев, конечно, действенны, но прямой захват углерода позволяет получить мгновенный эффект. «Чтобы извлечь пользу из посаженного дерева, нужно ждать 50 лет, но выбросы происходят сегодня», — говорит Голдберг.
Лесовосстановление также осложняется участившимися по всему миру лесными пожарами, которые ведут к тому, что удаленный углерод возвращается обратно в атмосферу. «Сокращение выбросов, а также захват и хранение оставшегося CO2 помогут существенно улучшить ситуацию», — добавляет Голдберг.
Читайте также
Как реализовать потенциал технологии
Проинформированные о преимуществах удаления углерода путешественники будут подходить к своим поездкам более ответственно.
«Во всех наших турах заложена углеродная компенсация. Мы сотрудничаем с разными проектами, в том числе с Climeworks, — говорит основатель The Explorer’s Passage Джефф Бональди. — Туристы знают, куда идут их деньги, и благодаря этому начинают воспринимать свои поездки как нечто большее, чем просто приключение. Они понимают, что помогают планете».
Рост спроса на углеродные компенсации со стороны потребителей и корпораций также может помочь снизить стоимость технологии, которая по-прежнему очень высока. Microsoft недавно заявила о планах достичь отрицательного уровня выбросов CO2 к 2030 году с помощью систем захвата и хранения углерода.
«Одной технологии недостаточно. Правительства также должны поддерживать подобные проекты», — считает Уилкокс.
План Джо Байдена по достижению углеродной нейтральности к 2050 году подразумевает налоговые стимулы и федеральные инвестиции в улавливание углерода.
У технологии прямого захвата углерода большой потенциал в борьбе с изменением климата и создании экологичного транспорта. Но это ни в коем случае не панацея. Технология должна применяться в сочетании с другими методами сокращения выбросов, предупреждают специалисты.
«Нам придется делать и то и другое: как можно быстрее развивать технологию прямого захвата углерода и сокращать выбросы. У нас нет выбора», — говорит Голдберг.
