탄소 포집 및 저장 (BECCS)을 통한 바이오 에너지는 생물 에너지 (바이오 매스로부터의 에너지) 사용과 지질 탄소 포집 및 저장을 결합하여 음의 이산화탄소 배출을 생성하는 잠재 온실 가스 완화 기술입니다. BECCS의 개념은 성장하는 대기로부터 이산화탄소 (CO2)를 추출하는 나무와 작물의 통합, 가공 산업 또는 발전소에서의이 바이오 매스의 사용, 탄소 포집 및 저장의 적용 지질 형성에 이산화탄소 주입. 바이오 숯, 이산화탄소 공기 포집 및 바이오 매스 매장 및 강화 된 풍화와 같은 기술을 포함하는 이산화탄소 제거 및 저장의 다른 비 BECCS 형태가있다.
최근의 Biorecro 보고서에 따르면, 현재 운영중인 BECCS 용량 중 연간 550,000 톤 CO2 / 년이 세 가지 다른 시설로 나누어 져 있습니다 (2012 년 1 월 현재).
기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)의 IPCC 제 4 차 평가 보고서에서 BECCS는 저탄소 대기 농도 목표를 달성하기위한 핵심 기술로 지적되었습니다. BECCS가 생산할 수있는 부정적 배출량은 왕립 학회에 의해 지구 대기의 이산화탄소 농도가 50 ~ 150ppm 감소한 것과 같으며 국제 에너지기구 (International Energy Agency)에 따르면 BLUE지도 기후 변화 완화 시나리오는 스탠포드 대학 (Stanford University)에 따르면이 날짜까지 10 기가 톤 (gigatonnes)을 달성 할 수 있다고한다.
Imperial College London, UK Met Office, 해들리 기후 예측 연구 센터, Tyndall 기후 변화 연구소, Walker Institute for Climate System Research 및 Grantham 기후 변화 연구소는 이산화탄소 제거 기술에 대한 공동 보고서를 발표했습니다. 피할 수있는 부분 : 위험한 기후 변화 연구 프로그램 피하기 “이 보고서에서 연구 된 기술 중 BECCS는 가장 큰 성숙도를 가지고 있으며 오늘날의 에너지 시스템으로의 도입에 대한 실질적인 장벽은 없습니다. 제품은 초기 배포를 지원할 것입니다. ”
OECD에 따르면, “저농도 목표 달성 (450ppm)은 BECCS의 사용에 따라 크게 좌우된다”고한다.
바이오 에너지
확장 옵션
바이오 에너지는 종종 화석 연료의 잠재적 인 대규모 “탄소 중립”대체물로 여겨진다. 예를 들어, 국제 에너지기구 (International Energy Agency)는 2050 년까지 생물 에너지를 2050 년까지 1 차 에너지의 20 % 이상을 차지할 것으로 전망하고있다. 현재 전세계 에너지 소비. 현재 인류는 연간 약 120 억 톤의 식물 바이오 매스를 사용하고 (육상 생태계 이용 가능한 바이오 매스를 23.8 % 줄임), 화학 에너지는 230 EJ에 불과하다. 기존의 농업 및 임업 관행은 지구상의 총 바이오 매스 생산량을 증가시키지 않으며 인간의 필요에 부응하기 위해 자연 생태계에서만 재분배합니다. 에너지 요구량의 20-50 %를 바이오 연료로 희생하여 만족 시킨다면 농지에서 생산되는 바이오 매스의 양이 2-3 배 증가 할 것입니다.이와 함께 인구 증가에 대비하여 식량을 제공해야합니다. 한편 농업 생산의 현재 수준은 이미 사막과 빙하가없는 육지 표면의 75 %에 영향을 미치며, 이는 생태계와 엄청난 이산화탄소 배출에 과도한 스트레스를 초래합니다. 따라서 미래에 다량의 바이오 매스를 수용하는 능력은 매우 문제가됩니다.
바이오 에너지의 “탄소 중립성”
BECCS는 생물 에너지가 “탄소 중립성 (carbon neutrality)”의 성질을 가지고 있다는 개념, 즉 식물에서 에너지를 얻는 것이 대기 중으로 이산화탄소를 첨가하지 않는다는 개념에 기반하고 있습니다. 이 견해는 과학자들에 의해 비난 받지만 유럽 연합의 공식 문서에 나와 있습니다. 특히 그것은 2020 년까지 바이오 에너지의 점유율을 20 %로, 그리고 운송중인 바이오 연료를 2020 년까지 10 %로 증가시키는 것에 관한 지침의 기초가된다. 동시에,이 논문에 대해 의문을 제기하는 과학적 증거가 늘어나고있다. 바이오 연료 생산을위한 식물 성장은 자연에서 탄소를 자연적으로 제거 할 수있는 다른 식물에서 토지를 제거하고 자연적으로 제거해야한다는 것을 의미합니다. 또한 바이오 연료 생산 공정의 많은 단계에서 CO 2 배출이 발생합니다. 장비 운전, 운송, 원료의 화학 처리, 토양 피복의 교란은 필연적으로 CO2 배출을 동반합니다. 어떤 경우에는 최종 균형이 화석 연료를 태울 때보 다 더 나쁠 수 있습니다. 또 다른 바이오 에너지 옵션은 농업, 목공 등의 다양한 폐기물에서 에너지를 얻는 것입니다. 이는 자연 환경에서 탄소가 포함 된 수용 환경에서 이러한 폐기물을 제거하는 것을 의미합니다. 일반적으로 붕괴 과정에서 토양으로 통과 할 수 있습니다 . 대신, 화상을 입을 때 대기로 방출됩니다.
생애주기에 기반한 바이오 에너지 기술의 통합 평가는 토지 이용의 직접 또는 간접적 인 변화가 고려되었는지, 부산물 (예 : 가축 사료)을 얻을 수 있는지, 온실 비료 생산 및 기타 요인으로부터 아산화 질소의 역할. Farrell 외. (2006)에 따르면, 곡물에서 바이오 연료의 배출은 기존의 가솔린보다 13 % 낮다. 미국 환경 보호국 (Environmental Protection Agency)의 연구에 따르면, 30 년의 기간으로 기존의 연료에 비해 곡물에서 발생하는 바이오 디젤은 가정에 따라 26 %의 배출량 감소에서 34 %의 배출량 증가까지 범위를 제공합니다.
“탄소 부채”
전력 산업에서 바이오 매스를 사용하는 것은 운송 중 바이오 연료에서 전형적이지 않은 또 다른 탄소 중립 문제와 관련이있다. 일반적으로,이 경우 우리는 불타는 나무에 대해 이야기하고 있습니다. 연소하는 나무에서 발생한 이산화탄소는 연소 과정에서 직접 대기로 유입되며, 수십억 년 동안 새로운 나무가 자라면서 대기로부터 배출됩니다. 이 시차는 일반적으로 “탄소 부채 (carbon debt)”라고 불리는데 유럽의 숲의 경우 200 년이 걸립니다. 이 때문에 생물 연료로서의 목재의 “탄소 중립성”은 단기 및 중기 적으로 달성 될 수 없지만 기후 모델링의 결과는 배출량의 급격한 감소가 필요함을 나타냅니다.비료 및 기타 산업 양식 방법을 사용하여 급성장하는 나무를 사용하면 자연 생태계보다 훨씬 적은 탄소를 함유 한 인공림으로 삼림을 대체 할 수 있습니다. 그러한 인공림의 창출은 곡물 단일 배양의 확산의 결과와 유사하게 생물 다양성의 손실, 토양 및 기타 환경 문제의 고갈로 이어진다.
생태계에 대한 시사점
Science 지에 게재 된 한 연구에 따르면, 바이오 연료의 배출을 무시하면서 화석 연료의 이산화탄소 배출량의 도입은 바이오 매스에 대한 수요를 증가시킬 것이며, 이는 2065 년까지 자연적으로 남아있는 모든 자연림, 초원 및 대부분의 생태계를 바이오 연료 농장. 산림은 이미 바이오 연료로 파괴되고있다. 펠릿에 대한 수요가 증가함에 따라 국제 무역 (주로 유럽 공급)이 확대되어 전 세계의 산림이 위협 받고 있습니다. 예를 들어, 영국의 전력 생산 업체 Drax는 바이오 연료로부터 4GW 용량의 절반을 생산할 계획입니다. 이것은 영국 자체에서 수확 된 것보다 2 배 많은 연간 목재 2 천만 톤을 수입 할 필요성을 의미합니다.
바이오 연료의 에너지 수익성
바이오 연료가 에너지의 주요 원천이 될 수있는 능력은 에너지 효율, 즉 사용 된 에너지와 사용 된 에너지의 비율에 달려있다. 곡물 에탄올의 에너지 균형은 Farrell et al. (2006). 저자들은이 유형의 연료에서 추출 된 에너지가 생산을위한 에너지 소비보다 상당히 높음을 결론 지었다. 반면 Pimentel과 Patrek은 에너지 비용이 29 % 더 많이 회수 될 수 있음을 입증합니다. 이러한 불일치는 주로 부산물의 역할에 대한 평가에 기인한다. 낙천적 인 추정에 따르면 부산물의 역할에 대한 평가로 인해 가축 사료로 사용될 수 있고 콩 생산의 필요성이 줄어들 수있다.
식량 안보에 대한 영향
수년간의 노력과 막대한 투자에도 불구하고, 조류로부터의 연료 생산은 실험실 밖으로 가져올 수 없으므로 바이오 연료는 농지를 제거해야합니다. 2007 년 IEA 데이터에 따르면, 1 EJ의 수송 바이오 연료 에너지의 연간 생산량은 1 년에 1,400 만 헥타르의 농경지가 필요합니다. 즉, 수송 연료의 1 %가 농경지의 1 %를 필요로합니다.
탄소 격리 및 저장
물리적 기본
탄소 격리 및 보관의 주요 방법은 하층토에 주입하는 것입니다. CO 2 의 물리적 성질과 750 미터 이상의 주입 깊이를 갖는 지열 구배를 고려하면, CO2는 일반적으로 초 임계 상태에 놓이게됩니다. 초 임계 상태로의 전이에서 주입 된 CO 2 의 밀도는 660kg / m 3이며, 주입 깊이가 증가하면 증가한다. ZEP에 따르면 이산화탄소 처분의 모든 가능성 중 90 %는 소금물로 가득 찬 대수층을 생리 식염수로 채워져 있으며 경우에 따라 개발 된 석유 및 가스전을 사용할 수도 있습니다.
하층토에 이산화탄소를 주입하면 인공위성에서 볼 수있는 주사 부위 위로 지표면이 팽창합니다. 저장 장소에서 이산화탄소의 거동을 제어하는 또 다른 방법은 지진 시험이며,이 과정에서 다이너 마이트 시험 혐의 또는 특수 지진파 발생기의 폭발로 인한 지상파 진동을 기록하고 분석합니다. 기존 제어 방법의 정확성은 프로젝트 성공 및 누출 감지에 충분하지 않습니다. 현재 CO 2 , 염수 및 암석의 상호 작용에 대한 신뢰할만한 모델이 없으므로이 상호 작용의 물리적 및 화학적 영향을 확실하게 예측하는 것은 불가능합니다. 이것은 CO 2 처분의 장기 결과에 대한 평가에서 불확실성을 야기한다. CO 2 와 생리 식염수의 상호 작용은 후자의 산성 특성을 제공하여 규산염의 침식뿐만 아니라 광물 “방패”에서 탄산염의 용해를 유도한다는 것이 알려져있다. 초 임계 이산화탄소와 암석을 포함하는 화학 반응은 높은 침투성 영역을 만들 수있어 점진적인 CO 2 누출을 유발합니다. 미국의 걸프 연안의 프리 오 (Frio) 형성에서 이산화탄소 주입 실험에서도 비슷한 현상이 관찰되었다. 분리 된 이산화탄소를 가두는 광물 방패의 적합성 문제에 대한 해결책은 많은 양의 점검과 실험이 필요합니다. 이것은 핵 형성, 틈과 균열의 상호 작용, 개발 및 상호 작용을 포함한 암석의 강도와 변형 특성을 결정하는 것이 매우 어렵고 그 위의 미네랄 상부 층의 결함을 통한 CO2 침투의 모든 수준 때문입니다 환경에 대한 잠재적 위협을 나타냅니다. 고온 고압에서의 지질 형성에서의 초 임계 CO2의 지구 화학적 “거동”은 거의 연구되지 않았다. 인위적으로 재현 된 조건에서의 실험적 테스트의 가능성은 최소한 수십 년의 시간 척도에서 이러한 테스트의 결과를 외삽하는 것이 어렵 기 때문에 제한적이다. 일반 포틀랜드 시멘트는 그러한 조건을 견딜 수 없다는 것이 알려져있다.
지질 형성에 적합한 장소의 유용성에 대한 평가
이산화탄소 처분의 깊이에 충분한 공간이 있다는 광범위한 의견은 Economides 2010 연구의 저자들에 의해 논란이되고있다. 그들은 분석 접근법이 문헌에서 우세하다는 점에 주목했다. 저수조는 CO2 주입 중에 변하지 않으며 암묵적으로 무한대로 수용되는 탱크 용량이있다. 이것은 계산을 편리하게하지만 잘못된 결론을 초래할 수 있습니다. 실제로 압력의 일정성은 저수지가 지구의 표면 또는 해양의 바닥과 통신하는 경우에만 가능하며, 저자에 따르면이 물질은 CO2 주입에 적합하지 않습니다. 이 논문에서는 닫힌 저수지의 해석 모델을 제안하고,이를 기반으로 계산을하면 알려진 지질 형성의 가용 용량을 추정 할 수 있습니다. 결과는 문헌에서의 다공성 체적의 추정 된 1 ~ 4 %와 상당히 다르며, 1 %는 상한으로 인정되며, 용량의 가능성이있는 값은 0.01 %이며, CFS가 실제적으로 배출을 줄이는 방법으로 쓸데없는. 저자는 현재 Sleipner 프로젝트의 데이터도 언급합니다. Bickle et al. 2007 년에 발표 된 바에 따르면, 방사상의 이산화탄소 확산은 예상보다 적으며, 높은 암석층에서 이산화탄소의 상당한 침투가 나타난다. Economides 2010의 발견은 CO 2 처리를위한 시범 프로젝트와 관련된 연구원들로부터 극도로 부정적인 반응을 일으켰습니다. 이 지역의 선도적 인 유럽기구 인 ZEP는 공식적으로 “탱크는 일반적으로 개방 된 국경을 가지므로 주입 된 이산화탄소를 유지하는 데 아무런 손상없이 수평 및 수직 방향으로 물의 흐름이 흐를 수 있습니다. 더욱이, 지층에서의 이산화탄소의 이동성은 수백 년에서 수천 년 동안 활동해온 물리적 및 화학적 메커니즘을 통해 지질 형성을 연결하는 데 유용하다고 생각한다. 다른 한편, 과학 문헌에서 지하 저수지의 필요한 재산으로서의 폐쇄에 대한 생각은 널리 퍼져있다. 예를 들어, Shukla 등은 CFS에 대한 과학적 연구 결과에서 “저장 장소가 충분히 광범위하고 격리되어 있고 저수지의 저수지가 바위 인 경우에만 효과적인 이산화탄소 저장이 가능하다는 것을 나타냅니다 충분한 보유 성질을 가져야한다. 이러한 낮은 침투성 형성은 저장소에서 초 임계 CO2의 이동 또는 잠재적으로 가능한 표면의 오염을 방지해야합니다. ”
데모 프로젝트의 결과
CFS의 시범 프로젝트를 창안하는 데있어 세계 최고의 위치는 노르웨이입니다. 한 대형 프로젝트 (Sleipner)는 1996 년부터 작업 중이며 다른 프로젝트는 Mangstat에서 시작될 예정입니다. 융자 옵션은 노르웨이의 탄소세에 의해 결정됩니다. Mangstat의 프로젝트는 큰 어려움과 지연으로 수행되었으며, 재정적 비용은 초기 추정치를 10 배 초과했습니다. 2013 년 9 월에 마침내 폐쇄되었습니다.
Sleipner 프로젝트는 노르웨이 해안에서 250km 떨어진 해양 플랫폼에서 북해에서 운영됩니다. 그것은 2006 년 10 월에 시작되었으며, 천연 가스로부터 분리 된 약 1 백만 톤의 이산화탄소가 지구의 장내로 펌핑됩니다. 주입은 하나의 우물을 통해 약 1000 미터의 깊이까지 수행된다. CO 2 는 약 200 미터 두께의 사암 대수층에 들어간다. 내진 시험은 1999 년, 2001 년과 2002 년에 수행되었다. 결과는 혼란 스럽다. 왜냐하면 이산화탄소의 수평 분포가 예상보다 작았 기 때문에 19 깊이의 이산화탄소 양과 이론에 잘 일치했다 업로드 된 비율 지구 물리학 연구소 (베르겐 대학교)의 피터 호건 (Peter M. Hogan) 이사는 가능한 이유를 다음과 같이 설명했습니다. “이미 층이 채워지기 시작했습니다. 유출은 argillite의 얇은 층을 통해 발생합니다. 측정 데이터와 이론적 모델의 일치는 코어 샘플에서 측정 한 것보다 훨씬 낮은 CO 2 침투 능력을인지하거나 지진 관측에서 나온 CO 2 층의 두께가 과도하다고 가정해야합니다. 또한 CO 2 의 농도가 낮고 더 이상 저장 장소에 있지 않을 수도 있습니다. “나중에, 이전에 알려지지 않은 결함이 주입 사이트에서 25km 떨어진 해저에있는 지층에서 발견되었고, 가스가 그것으로부터 나오고있다. 그럼에도 불구하고 연구자들은이 균열을 통해 슬리 프너 저장고에서 누출이있을 것 같지는 않다.
노르웨이 Sleipner 다음으로 두 번째로 큰 알제리의 In Salah 프로젝트는 2004 년에 가동을 시작했습니다. CO 2 는 처분 준비 과정에서 천연 가스와 분리되어 폐기되었습니다. 총 3 개의 우물이 작동하였고, 매장 깊이는 1,800m였다. 하층토로의 CO 2 주입은 2011 년에 중단되었으며, 총 4 백만 톤이 매장되었습니다. 암석의 커버 시트가 처음 파괴되고 표면에 가까운 CO 2 침투가 발견되었다. 이 과정은 위성 관찰로 해결됩니다. 사출 공정에서 부주의 한 수력 파괴는 석유 생산에서 사용되는 것과 유사하게 파괴 가능성이있는 메커니즘으로 인식됩니다.
Boundary Dam 프로젝트는 캐나다 서스 캐처 원주의 석탄 화력 발전소 중 하나에 대한 업그레이드로, 연료 연소 중에 발전기에서 생성 된 이산화탄소의 90 %를 포집하기위한 장비를 설치 한 후 나중에 EOR. 연간 139 만 ㎿의 근대화 이전에 110 MW의 발전소 용량 인 1 백만 톤의 CO2를 포집 할 것이라고 발표했다. 비평가들은 EOR 단계에서 누수로 인해 포획 된 CO2의 절반 이상이 땅에 남아 있지 않을 것이라고 지적합니다. 이 시설은 석탄 화력 발전소에서 SHU를 사용한 첫 번째 사례가되어 2014 년 10 월에 의뢰되었습니다. 2015 년에 전력 회사의 내부 문서는 캡처 시스템의 “심각한 디자인 결함”으로 인해 체계적인 오류 및 오작동을 일으켰으며 결과적으로이 시스템은 40 % 미만의 시간 동안 작동하지 못했습니다. 같은 문서에 따르면 개발자는 “근본적인”설계 결함을 제거하기 위해 “원하는 바가없고 능력도 없었습니다. 전력 회사는 석유 산업에 이산화탄소를 공급해야하는 의무를 이행 할 수 없었고이를 수정하고 벌금을 물어야했습니다. 많은 권위있는 언론 매체들은 그들의 출판물에서이 프로젝트의 경제적 측면을 비판했다. 비평가들은 납세자와 전기 소비자가 10 억 캐나다 달러 이상의 비용을 부담해야하며 풍력 발전기의 형태로는 훨씬 저렴한 대안이 있음을 지적합니다. 동시에이 프로젝트는 EOR에 대한 이산화탄소를받는 석유 회사에게 유리합니다.
인프라 및 타이밍의 규모
기후 학자 Andy Skus는 Van Vuuren et al.의 시나리오에서 요구되는 이산화탄소 저장량과 이에 필요한 인프라를 추정합니다. (2011). 화석 연료를 연소 시키면 2.8 ~ 3.7 질량의 연료가 생성됩니다. 이 계산은 엄청난 양의 이산화탄소를 보여 주며, 이산화탄소는 2000 년에 추출 된 화석 연료의 약 4 덩어리 인 세기 말까지 매립지에 매년 위치해야합니다. 약 2 미터 깊이에 묻혀있는 이산화탄소의 밀도를 감안할 때 0.6 g / cm 3이면 7 ~ 8 년마다 Erieunderground 호수를 주입해야합니다. 깊이에 그러한 부피의 공극이 없으므로 그곳에있는 액체 (대부분 소금 용액)가 표면으로 밀려 나오면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 또한 그러한 규모의 매장지는 필연적으로 지질 학적 특성에 이상적인 것으로부터 멀어지게되어 비용이 증가하고 추가적인 위험을 초래할 수 있습니다. 우리가 연간 2 백만 톤의 가치를 기초로한다면, 2030 년부터는 50 년 동안 하루에 하나의 프로젝트를 위임 할 필요가 있습니다. 톤 당 50 달러의 가격으로, 세기 말 경비는 천문학적으로 2 조 달러에 달할 것입니다. 년. 저자에 따르면, 그러한 계획의 이행을 희망하는 것은 신중하지 않습니다. 비슷한 결론에 의해 Vaclav Zmil 교수가 나온다. 그에 따르면 현재의 전세계 CO2 배출량 (3Gt 미만)의 10 분의 1 만 격리하면 현재의 전세계 석유 생산 인프라보다 크거나 같은 지하 압축 가스를 펌핑 할 수있는 세계적인 산업이 필요합니다. 세기. 동시에, 인프라에 막대한 투자를하는 데 명백한 경제적 관심을 가진 석유 산업과는 달리, 우리는 부유 한 나라의 납세자를 희생시켜 훨씬 짧은 시간에 자금 조달에 대해 이야기하고 있습니다. 인프라의 규모에 대한 위의 추정치는 주입 된 이산화탄소의 양에 대한 추정치만을 근거로하기 때문에 근사치이며, 자체 생성 및 운영 과정에서 인프라 문제가 고려되지 않았습니다.
음극 방출
BECCS의 주된 매력은 CO 2의 음의 배출을 초래할 수 있다는 것이다. 생물 에너지 원에서 이산화탄소를 포집하면 대기에서 이산화탄소가 효과적으로 제거됩니다.
바이오 에너지는 재생 가능한 에너지 원이며 성장하는 동안 탄소 흡수원 역할을하는 바이오 매스에서 파생됩니다. 산업 공정 중에, 연소되거나 처리 된 바이오 매스는 CO2를 대기 중으로 재 방출한다. 따라서 공정은 바이오 매스 성장, 수송 및 처리와 관련된 탄소 배출량에 따라 긍정적 또는 부정적으로 변경 될 수 있지만 환경 적 고려 사항 아래에서 아래를 참조하여 이산화탄소의 순수한 제로 방출을 초래합니다. 탄소 포집 및 저장 (CCS) 기술은 대기 중으로의 CO2 배출을 차단하고이를 지질 저장 장소로 재배치하는 역할을합니다. 바이오 매스 기원의 이산화탄소는 바이오 매스 연료 발전소뿐만 아니라 종이 제조 및 바이오 가스 및 바이오 에탄올과 같은 바이오 연료 생산에 사용되는 펄프 생산 중에 배출됩니다. BECCS 기술은 또한 그러한 산업 공정에 사용될 수있다.
BECCS 기술을 통해 이산화탄소는 매우 오랜 시간 동안 지질 학적 형태로 갇혀있는 반면, 예를 들어 나무는 수명 기간 동안 탄소만을 저장한다고 주장한다. IPCC는 CCS 기술에 대한 보고서에서 지질 격리를 통해 저장되는 99 % 이상의 이산화탄소가 1000 년 이상 머물 것으로 예상하고 있습니다. 해양, 나무 및 토양과 같은 다른 유형의 탄소 흡수원은 온도 상승에 따른 부정적인 피드백 루프의 위험을 수반 할 수 있지만 BECCS 기술은 지질 형성에 CO2를 저장함으로써 더 나은 영속성을 제공 할 수 있습니다.
현재까지 배출 된 이산화탄소의 양은 저 배출 목표에 도달하기 위해 나무 나 토양과 같은 기존의 흡수원에 흡수 되기에는 너무 많은 것으로 여겨집니다. 현재 축적 된 배출량 외에도, 야심 찬 저 배출 시나리오에서도 금세기에는 상당한 추가 배출이있을 것입니다. 따라서 BECCS는 배출 추세를 역전시키고 순 음 (-)의 순 배출계를 만드는 기술로 제안되었다. 이는 배출량이 0 일뿐만 아니라 음의 값을 가지므로 배출량뿐만 아니라 대기 중 이산화탄소의 절대량도 감소한다는 것을 의미합니다.
신청
| 출처 | 이산화탄소 배출원 | 부문 |
|---|---|---|
| 발전소 | 증기 또는 가스 구동 발전기에서의 바이오 매스 또는 바이오 연료의 연소는 이산화탄소를 부산물로 방출한다. | 에너지 |
| 열 발전소 | 열 발생을위한 바이오 연료의 연소는 이산화탄소를 부산물로 배출합니다. 보통 지역 난방에 사용됩니다. | 에너지 |
| 펄프 및 제지 공장 |
|
산업 |
| 에탄올 생산 | 사탕 수수, 밀 또는 옥수수와 같은 바이오 매스의 발효는 부산물 인 이산화탄소를 배출한다. | 산업 |
| 바이오 가스 생산 | 바이오 가스 업그레이드 과정에서, CO2는 메탄과 분리되어 고품질의 가스를 생산합니다 | 산업 |
과학 기술
생물 자원으로부터의 CO2 포집을위한 주요 기술은 일반적으로 전통적인 화석 연료 원으로부터의 이산화탄소 포획과 동일한 기술을 사용한다. 대체로 세 가지 유형의 기술, 즉 후 연소, 사전 연소 및 산소 연료 연소가 있습니다.
비용
BECCS의 순 음 (net negative) 배출에 대한 지속 가능한 기술 잠재력은 매년 10 Gt의 이산화탄소 (CO2)에 상응하는 것으로 추정되며 연간 최대 50 Gt의 이산화탄소 배출 잠재력은 50 유로 / 톤 미만이며, 100 € / 톤 미만의 비용으로 매년 3.9 Gt의 이산화탄소 배출량.
현재 대부분의 회로도 BECCS 시스템은 일반적인 CCS에 비해 비용 효율적이지 않습니다. IPCC는 BECCS 비용의 추정치가 CO 2 톤당 $ 60 ~ $ 250의 범위라고 주장한다. 반면에 “보통”CCS (석탄 및 천연 가스 처리) 비용은 톤당 35 달러 미만으로 감소하고 있습니다. 제한된 대규모 테스트를 통해 BECCS는 재정적으로 실행 가능한 대안으로 많은 어려움에 직면 해 있습니다.
정책
현재의 교토 의정서 협약에 기초하여, 탄소 포집 및 저장 프로젝트는 CDM (Clean Development Mechanism) 또는 JI (Joint Implementation) 프로젝트에 사용되는 배출 감축 도구로 적용되지 않습니다. CCS 기술을 배출 감축 도구로 인식하는 것은 그러한 시스템을 구현하기위한 다른 재정적 동기가 없기 때문에 그러한 설비의 구현에 매우 중요합니다. 이 의정서에 화석 CCS와 BECCS가 포함되도록하는 지원이 증가하고있다. BECCS를 포함하여 이것을 어떻게 수행 할 수 있는지에 대한 회계 연구도 수행되었습니다.
BECCS와 TESBiC 프로젝트의 테크노 – 경제성
BECCS의 가장 크고 가장 상세한 기술 경제 평가는 2012 년에 cmcl 혁신과 TESBiC 그룹 (테크노 – 바이오 매스 – CCS 연구)에 의해 수행되었습니다.이 프로젝트는 탄소와 결합 된 가장 유망한 바이오 매스 연료 발전 기술 세트를 추천했습니다 캡처 및 저장 (CCS). 프로젝트 결과는 영국에 대한 상세한 “바이오 매스 CCS 로드맵”으로 이어집니다.
환경 고려 사항
BECCS의 광범위한 이행에 대한 환경 고려 사항 및 기타 우려 사항 중 일부는 CCS와 유사합니다. 그러나 CCS에 대한 비판의 대부분은 고갈 가능한 화석 연료와 환경 적으로 침략적인 석탄 채광에 대한 의존성을 강화할 수 있다는 것이다. 재생 가능 바이오 매스에 의존하기 때문에 BECCS의 경우는 그렇지 않습니다. 그러나 BECCS와 관련된 다른 고려 사항이 있으며 이러한 우려는 가능한 바이오 연료 사용 증가와 관련이있다.
바이오 매스 생산은 농경지 부족 및 담수 부족, 생물 다양성 손실, 식량 생산 경쟁, 산림 벌채 및 인 희소 등 지속 가능성의 제약을받습니다. 바이오 매스가 에너지 및 기후 혜택을 극대화하는 방식으로 사용되는지 확인하는 것이 중요합니다. 바이오 매스 투입 증가에 매우 의존하는 BECCS 배치 시나리오에 대한 비판이있어왔다.
넓은 지역의 토지는 산업적 규모로 BECCS를 운영해야 할 것입니다. 100 억 톤의 이산화탄소를 제거하기 위해 3 억 헥타르 이상의 토지 면적 (인도보다 큼)이 필요할 것입니다. 결과적으로, BECCS는 특히 개발 도상국에서 농업과 식량 생산에 더 적합 할 수있는 토지를 사용할 위험이 있습니다.
이러한 시스템에는 다른 부정적인 부작용이있을 수 있습니다. 그러나 현재 BECCS 배치를 허용하기 위해 에너지 또는 산업 응용 분야에서 바이오 연료의 사용을 확대 할 필요가 없다. 현재 BECCS에 활용 될 수있는 바이오 매스 유래의 이산화탄소의 점 배출원으로부터 상당한 양의 배출이 이미있다. 가능한 미래의 바이오 에너지 시스템 업 스케일링 시나리오에서 이것은 중요한 고려 사항 일 수 있습니다.
BECCS 공정은 CO 2 가 화석 자원이 아닌 대기로부터 직접 수집되고 저장되도록한다. 이것은 저장으로부터의 최종 배출물이 단지 BECCS- 과정을 되풀이함으로써 재 수집되고 복원 될 수 있음을 의미한다. 이것은 CCS만으로는 가능하지 않습니다. 왜냐하면 CCS로 더 많은 화석 연료를 태워 대기로 배출되는 이산화탄소를 복원 할 수 없기 때문입니다.
사고와 사고의 위험
CO 2 처리장의 장기 신뢰성은 보장 할 수 없습니다. IPCC는 CFS에 관한 논문에서 다양한 종류의 누출을 포함하여 매장되었을 때 CO2 흐름의 단순화 된 다이어그램을 제시합니다. 또한, 지진 및 다른 유형의 지각 활동으로 인해 CO2를 보유한 지질 구조의 무결성을 파괴 할 위험이 있습니다. 주입 된 이산화탄소의 높은 압력은 처분 지역에서 지진 활동을 일으킬 수 있습니다. 실수로 저압의 압력 변동으로 인해 저수조의 절연 특성을 파괴 할 위험이 있으므로주의해야합니다. 많은 양의 이산화탄소를 신속하게 배출하면 위험 할 수 있습니다. 3 %의 공기 중 농도는 유독성이며, 20 %는 신속히 죽음으로 이어진다. 사람들의 위험은 CO 2 가 공기보다 무거 우며 사용 가능한 공간의 하부에 축적되는 경향에 의해 악화됩니다.
이미 CO 2 매장 계획에 대한 지역 사회의 저항에 대한 예가 있습니다. 미국 오하이오 주 그린빌 (Greenville, Ohio)에서는 지역 주민들이 성공적으로 이산화탄소의 지하 저장 계획을 반대했습니다. 독일에서는 항의 시위대가 해저의 매장을 위해 이산화탄소를 운송하는 계획에 관심을 끌기 위해 북해의 실트 섬에 대한 접근을 차단했습니다. 네덜란드 Barendrecht에서 개발 된 가스전의 이산화탄소 매장 계획은 정부가이 프로젝트를 종료 할뿐만 아니라 네덜란드의 유사한 프로젝트를 모두 중단하도록 결정적인 반등을 일으켰습니다.
현재 프로젝트
대부분의 CCS 프로젝트에는 기존 발전소 (석탄 또는 다른 화석 연료)에 포집을 추가하는 것이 포함됩니다. 완전한 포획을 통해, 이러한 과정은 탄소 중립이 될 것입니다. 미국 일리노이 주 디카 터는 옥수수가 시럽과 에탄올로 가공되는 Archer Daniels Midland (ADM)에서 운영하는 많은 옥수수 식물을 보유하고 있습니다. 공장은 공정의 부산물로서 다량의 이산화탄소를 배출합니다. 옥수수가 자라면서 이산화탄소를 흡수하고 처리 과정에서 생성 된 모든 이산화탄소가 포획되어 Simon 사이몬 사암에서 격리되기 때문에 CCS 설비를 갖춘 공장은 이상적으로 탄소 (C)가 음이온이됩니다. 생산되는 에탄올의 연소 과정에서 이산화탄소가 생성되기 때문에이 프로젝트는 탄소 (C)가 완전히 부정적 일 수는 없습니다. 이 프로젝트는 EOR과 결합되지 않은 유일한 CCS 프로젝트 중 하나입니다. 서던 일리노이 분지는 사암 조성과 깊이 (사출 지점이 지표 아래 2,000 미터)와 그 가능한 능력 (지질 학자들은 27-109Gt의 이산화탄소 저장 용량)으로 인해 최고의 사출 지점 중 하나로 간주됩니다. .