Geološko skladiščenje ogljikovega dioksida

Geološko skladiščenje ogljikovega dioksida (geološko skladiščenje CO₂) je sestavni del procesa zajema in skladiščenja CO₂ (CCS - angl. CO₂ Capture and Storage), ki poleg skladiščenja CO₂ v globoke zemeljske plasti vključuje še zajem CO₂ na mestu nastanka in njegov transport do trajnega podzemnega skladišča. Je eden od možnih ukrepov, ki jih je treba nujno vpeljati za ublažitev podnebnih sprememb in zakisanja oceanov, kjer lahko CCS odigra odločilno vlogo, saj lahko prispeva k tretjinskemu zmanjšanju CO₂, ki je potrebno do leta 2050.

Predstavitev možnih načinov geološkega skladiščenja CO₂ kot del tehnologije zajema in skladiščenja CO₂ (CCS)

Vse od začetka industrijske dobe v sredini 18. stoletja je naš svet zelo odvisen od fosilnih goriv, zato ne preseneča, da bo prehod v družbo, ki bo temeljila na podnebju prijaznih energetskih virih, zahteval veliko časa in vlaganj. Zato potrebujemo kratkoročno rešitev, ki nam bo pomagala zmanjšati našo odvisnost od fosilnih goriv, tako da jih bomo uporabljali brez dodatnega onesnaževanja, in nam tako dala čas, da razvijemo tehnologije in infrastrukturo za energijsko obnovljivo prihodnost. Ena takih možnosti je ustvariti zaprto zanko v sistemu proizvajanja energije, kjer ogljik, ki smo ga v obliki plina, nafte ali premoga vzeli iz tal, vračamo nazaj v obliki CO₂. Zanimivo je, da si podzemnega skladiščenja CO₂ ni izmislil človek, ampak je to povsem naravni pojav. Naravna nahajališča CO₂ obstajajo po celem svetu že tisoče do milijone let. Poznamo veliko primerov, kjer CO₂ izhaja na površino po naravni poti, pogosto pa je tudi prisoten v vrtinah, kjer črpamo nafto in zemeljski plin. Takšna naravna nahajališča po vsem svetu dokazujejo, da je v ustreznih geoloških formacijah mogoče varno in učinkovito shranjevati CO₂ zelo dolgo.

Zakaj geološko skladiščenje CO₂?

Geološko skladiščenje kot del tehnologije zajema in skladiščenja CO₂ - CCS. Ob zgorevanju fosilnih goriv ogljik reagira s kisikom iz zraka in nastane CO₂. Tehnologija CCS tako vključuje zajem CO₂ v elektrarnah na plin ali premog in v industrijskih obratih (npr. jeklarnah, cementarnah, rafinerijah itd.), transport zajetega CO₂ po cevovodih ali z ladjami do mesta skladiščenja ter vtiskanje CO₂ skozi vrtino v primerno geološko formacijo, ki omogoča skladiščenje za dolgo časovno obdobje. Na ta način torej preprečimo neposreden izpust CO₂ iz industrijskih obratov v ozračje. Glede na rast svetovne populacije in vse večje zahteve po energiji v državah v razvoju kot tudi na trenutno pomanjkanje alternativnih velikih »čistih« virov energije, se rabi fosilnih goriv kratkoročno ne moremo izogniti. Z roko v roki s CCS pa se človeštvo lahko razvija na okolju prijazen način in sočasno gradi most za svetovno gospodarstvo, ki bo temeljilo na trajnostni proizvodnji energije.

Kje skladiščimo CO₂?

Po zajemu lahko CO₂ uskladiščimo ali pa ponovno uporabimo (npr. kot surovino pri proizvodnji brezalkoholnih pijač ali za spodbujanje rasti v rastlinjakih). Ker je tržišče za ponovno uporabo CO₂ trenutno omejeno, je treba večino izločenega CO₂ uskladiščiti. CO₂ lahko uskladiščimo v geoloških plasteh: v izpraznjenih naftnih in plinskih poljih, v globokih vodonosnikih ali v nekomercialnih plasteh premoga. CO₂ lahko odstranimo tudi s kemičnim vezanjem v minerale.

• Naftna in plinska polja so običajno dobro raziskana. Sklepamo, da bo v njih uskladiščeni CO₂ varen, saj so se v njih milijone let zadrževali nafta, plin in pogosto tudi CO₂. Skladiščenje CO₂ v nekatere izmed takih polj bo omogočilo pridobivanje novih količin nafte in plina, ki jih sicer ne bi mogli izčrpati. Zaslužek od tako pridobljenih količin nafte in/ali plina bi lahko namenili za zmanjšanje stroškov skladiščenja CO₂. Ta proces pridobivanja nafte in/ali plina (Enhanced Oil/Gas Recovery, EOR, EGR) že več let uporabljajo v ZDA. Njihov osnovni namen sicer ni skladiščenje CO₂, ampak povečanje količin proizvedene nafte. V Kanadi v naftna polja in globoke vodonosnike že dolgo včrpavajo kisle pline, ki so sestavljeni v glavnem iz CO₂ in H₂S in so stranski produkt pri predelavi zemeljskega plina.

• Globoki vodonosniki so geološke plasti, običajno peščenjaki, ki vsebujejo vodo in predstavljajo ogromen potencial za skladiščenje CO₂. Najdemo jih v večini držav, večkrat razmeroma blizu industrijskih virov CO₂. Pogosto so zelo razprostranjeni in imajo tako velike skladiščne kapacitete. Postopek včrpavanja CO₂ v vodonosnike je podoben kot pri skladiščenju v naftna in plinska polja. Norveški projekt Sleipner, ki je prvi komercialni projekt skladiščenja CO₂ v geološke formacije na svetu, kjer v vodonosnik pod Severnim morjem letno včrpajo približno 1 milijon ton CO₂, dokazuje, da je možno učinkovito skladiščiti velike količine CO₂.

• Vseh premogovih plasti ne moremo odkopati, bodisi zato, ker so pretanke ali pa ležijo pregloboko. Po navadi je v njih metan. Pri včrpavanju CO₂ v premogove plasti se je pokazalo, da se CO₂ bolje veže s premogom kot metan. Izpodrinjeni metan se tako sprosti. To pomeni, da lahko iz take premogove plasti pridobivamo zemeljski plin, ki ga lahko prodamo in tako zmanjšamo stroške skladiščenja. Premogove plasti so zadrževale metan milijone let, zato je zelo verjetno, da bodo zadržale tudi CO₂ vsaj tisoče let. To obliko skladiščenja so med drugimi preverili na Poljskem v okviru evropskega projekta RECOPOL.

Koliko CO₂ je možno uskladiščiti?

Geološke plasti omogočajo skladiščenje velikanskih količin in se nahajajo po vsem svetu. V različnih oblikah bi torej lahko desetletja ali celo stoletja skladiščili vse svetovne izpuste CO₂, ki jih povzroča človek. Po podatkih IEA GHG (2005)^{CIT dodaj} obsegajo svetovne skladiščne kapacitete 400 – 10.000 Gt v globokih vodonosnikih, 920 Gt v osiromašenih naftnih in plinskih poljih ter 40 Gt v premogovih plasteh. Za Evropo je bilo v okviru projekta EU GeoCapacity (2009) ^{CIT dodaj} ugotovljeno, da so konzervativno ocenjene skladiščne kapacitete 117 Gt (od tega 96 Gt v globokih vodonosnikih, 20 Gt v osiromašenih naftnih in plinskih poljih ter 1,6 Gt v premogovih plasteh. Evropske emisije CO₂ so bile leta 2005 1,9 Gt/leto ^{CIT dodaj}.

Kakšna so tveganja geološkega skladiščenja CO₂?

Tako kot velja za vse tehnologije, so tudi z zajemom in skladiščenjem CO₂ povezana določena tveganja. Vprašati bi se morali, ali so ta tveganja sprejemljiva in ali so primerljiva s tistimi, ki jih prinašajo alternativne možnosti zmanjšanja CO₂? Največja tveganja v okviru CCS prinašata transport in skladiščenje. Tveganja lahko zmanjšamo z ustreznimi varnostnimi ukrepi. Izbrane skladiščne lokacije bodo zunaj območij z veliko potresno ogroženostjo in v geološko stabilnem okolju. Največje tveganje, povezano s skladiščenjem, je na območju vtiskavanja CO₂ pod zemljo, kjer lahko pride do poškodb vrtin. Posledica je lahko uhajanje CO₂. Verjetnost, da bi uskladiščeni CO₂ nenadoma ušel iz podzemnega skladišča, je izredno majhna in je primerljiva z uhajanjem zemeljskega plina iz plinskih vrtin, kar se zgodi zelo redko. Za razliko od zemeljskega plina pa CO₂ ni eksploziven. V številnih ustanovah po svetu raziskujejo morebitna tveganja pri skladiščenju CO₂, še posebno pozornost pa namenjajo:

• poznavanju podrobnosti fizikalnih in kemičnih procesov v skladišču,
• postopku izbire primerne lokacije, vključno z analizo potresne nevarnosti,
• postopku izbire primerne lokacije, vključno z analizo potresne nevarnosti,
• načinom monitoringa in preverjanju širše okolice skladiščne lokacije,
• metodam za oceno tveganja in postopkom za upravljanje s tveganji,
• primerom dobre prakse in normativom,
• preverjanju vrtin.

Zunanje povezave

• Posebno poročilo Medvladnega foruma o podnebnih spremembah (IPCC) o CCS Arhivirano 2010-02-10 na Wayback Machine. (angleško)
• Evropska komisija: informacije o pravnih okvirih CCS in izvajanju CCS Direktive (angleško)
• Evropska tematska mreža za izobraževanje in posredovanje informacij odločevalcem, institucijam in industriji Arhivirano 2017-12-25 na Wayback Machine. (angleško)
• Informacije o CCS v slovenskem jeziku Arhivirano 2016-03-10 na Wayback Machine. (slovensko)