Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS) является потенциальной технологией снижения выбросов парниковых газов, которая производит отрицательные выбросы углекислого газа путем объединения биоэнергии (энергия из биомассы) с использованием геологического улавливания и хранения углерода. Концепция BECCS основана на интеграции деревьев и сельскохозяйственных культур, которые извлекают углекислый газ (CO 2 ) из атмосферы по мере их роста, использования этой биомассы в перерабатывающих отраслях или электростанциях и применения улавливания и хранения углерода через CO 2 в геологические формации. Существуют и другие формы удаления и хранения углекислого газа, отличные от BECCS, которые включают в себя такие технологии, как биочинг, улавливание углекислого газа и захоронение биомассы и усиленное выветривание.
Согласно недавнему отчету Biorecro, в настоящее время в настоящее время действует действующая мощность BECCS в объеме 550 000 тонн CO 2 / год, разделенная на три различных объекта (по состоянию на январь 2012 года).
В четвертом оценочном докладе МГЭИК Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), BECCS была указана в качестве ключевой технологии для достижения целей, связанных с низкой концентрацией углекислого газа в атмосфере.Отрицательные выбросы, которые могут быть произведены BECCS, были оценены Королевским обществом как эквивалент 50-150 ppm снижения глобальных концентраций углекислого газа в атмосфере, и, по данным Международного энергетического агентства, сценарий смягчения последствий изменения климата BLUE на карте требует большего чем 2 гигатонны отрицательных выбросов CO 2 в год с BECCS в 2050 году. По данным Стэнфордского университета, к этой дате достигают 10 гигатонн.
Имперский колледж Лондона, Центр метеорологического исследования и исследований в центре Хэдли в Великобритании, Центр исследований климатических изменений в Тиндалле, Институт исследований климатических систем Уокер и Институт изменения климата Грэнтэма опубликовали совместный доклад по технологиям удаления двуокиси углерода как часть ИЗБЕГАЮЩЕГО: Избегая опасной программы исследований изменения климата, заявив, что «В целом, из технологий, изученных в этом отчете, BECCS имеет наибольшую зрелость и нет серьезных практических барьеров для его внедрения в сегодняшнюю энергетическую систему. продукт будет поддерживать раннее развертывание ».
По данным ОЭСР, «достижение более низких концентрационных целей (450 ppm) в значительной степени зависит от использования BECCS».
Биоэнергия
Масштабирование
Биоэнергетика часто рассматривается как потенциально крупномасштабная «нейтральная по отношению к углероду» замена ископаемого топлива. Например, Международное энергетическое агентство считает, что к 2050 году биоэнергетика станет потенциальным источником более 20% первичной энергии, в докладе секретариата РКИКООН дается оценка потенциала биоэнергетики в 800 эксаджоулей в год (EJ / year), что значительно превышает текущее глобальное потребление энергии. В настоящее время человечество использует около 12 миллиардов тонн биомассы растений в год (сокращение биомассы, доступной для наземных экосистем на 23,8%), ее химическая энергия составляет всего 230 EJ.Существующая практика сельского хозяйства и лесного хозяйства не увеличивает общее производство биомассы на планете, а лишь перераспределяет ее из природных экосистем в интересах человека. Удовлетворение за счет биотоплива с 20-50% потребностей в энергии будет означать увеличение количества биомассы, производимой на сельскохозяйственных землях, в 2-3 раза. Наряду с этим, необходимо будет обеспечить пищу для растущего населения. Между тем, нынешний уровень сельскохозяйственного производства уже влияет на 75% поверхности земли, свободной от пустынь и ледников, что приводит к чрезмерному усилению воздействия на экосистемы и значительным выбросам CO 2 . Таким образом, способность получать большие количества дополнительной биомассы в будущем очень проблематична.
«Углеродная нейтральность» биоэнергетики
BECCS основана на понятии, что биоэнергия обладает свойством «углеродной нейтральности», то есть получать энергию от растений, не приводит к добавлению CO 2 в атмосферу. Эта точка зрения критикуется учеными, но присутствует в официальных документах Европейского Союза. В частности, это лежит в основе директивы об увеличении доли биоэнергии до 20% и биотоплива на транспорте до 10% к 2020 году. В то же время растет число научных данных, ставящих под сомнение этот тезис. Растущие растения для производства биотоплива означают, что земля должна быть удалена и освобождена от другой растительности, которая могла бы естественным образом удалять углерод из атмосферы.Кроме того, многие этапы процесса производства биотоплива также приводят к выбросам CO 2. Эксплуатация оборудования, транспортировка, химическая переработка сырья, нарушение почвенного покрова неизбежно сопровождаются выбросами CO 2 в атмосфере. Окончательный баланс в некоторых случаях может быть хуже, чем при сжигании ископаемого топлива. Другой вариант использования биоэнергии включает в себя получение энергии из различных отходов сельского хозяйства, деревообработки и т. Д. Это означает удаление этих отходов из принимающей среды, где во время природных событий содержащийся в них углерод мог, как правило, проходить в почву в процессе распада , Вместо этого он высвобождается в атмосферу при сжигании.
Интегральные оценки биоэнергетических технологий, основанных на жизненном цикле, обеспечивают широкий диапазон результатов в зависимости от того, учитываются ли прямые или косвенные изменения в землепользовании, возможность получения побочных продуктов (например, корм для скота), теплица роль закиси азота в производстве удобрений и другие факторы. Согласно Farrell et al. (2006), выбросы биотоплива из зерновых культур на 13% ниже, чем у обычного бензина. Исследование Агентства по охране окружающей среды США показывает, что с временным горизонтом в 30 лет биодизель из зерна по сравнению с обычными видами топлива дает диапазон от сокращения на 26% до увеличения выбросов на 34% в зависимости от сделанных предположений.
«Углеродный долг»
Использование биомассы в электроэнергетике связано с другой проблемой углеродной нейтральности, которая не характерна для транспортных биотоплив. Как правило, в данном случае речь идет о сжигании древесины. CO 2 из горящей древесины поступает в атмосферу непосредственно в процессе горения, и ее извлечение из атмосферы происходит по мере роста новых деревьев в течение десятков и сотен лет. Это временное отставание обычно называют «углеродным долгом», для европейских лесов оно достигает двухсот лет. В связи с этим «углеродная нейтральность» древесины как биотоплива не может быть достигнута в краткосрочной и среднесрочной перспективе, тогда как результаты моделирования климата указывают на необходимость быстрого сокращения выбросов. Использование быстрорастущих деревьев с использованием удобрений и других методов промышленного земледелия приводит к замене лесов плантациями с гораздо меньшим количеством углерода, чем природные экосистемы. Создание таких плантаций приводит к потере биоразнообразия, истощению почвы и другим экологическим проблемам, аналогичным последствиям распространения зерновых монокультур.
Последствия для экосистем
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, введение выбросов CO 2 из ископаемых видов топлива, игнорируя выбросы биотоплива, увеличит спрос на биомассу, которая к 2065 году превратит практически все оставшиеся естественные леса, луга и большинство других экосистем в плантации биотоплива. Леса уже уничтожаются для биотоплива. Возрастающая потребность в пеллетах ведет к расширению международной торговли (в первую очередь с поставками в Европу), угрожая лесам во всем мире. Например, английский производитель энергии Drax планирует производить половину своей мощности в 4 ГВт от биотоплива. Это означает необходимость импорта 20 миллионов тонн древесины в год, что вдвое больше, чем в самой Великобритании.
Энергоэффективность биотоплива
Способность биотоплива служить в качестве основного источника энергии зависит от его энергоэффективности, т. Е. Соотношения полученной полезной энергии к отработанной энергии. Энергетический баланс этанола зерна обсуждается в Farrell et al. (2006). Авторы приходят к выводу, что энергия, выделяемая из этого типа топлива, значительно выше, чем потребление энергии для ее производства. С другой стороны, Пиментель и Патрек доказывают, что затраты на энергию на 29% выше возмещаемой. Расхождение связано главным образом с оценкой роли побочных продуктов, которые, согласно оптимистичным оценкам, могут использоваться как корм для крупного рогатого скота и уменьшать потребность в производстве сои.
Воздействие на продовольственную безопасность
Поскольку, несмотря на многолетние усилия и значительные инвестиции, производство топлива из водорослей не может быть выведено из лабораторий, биотопливо требует удаления сельскохозяйственных угодий. Согласно данным МЭА за 2007 год, ежегодное производство 1 EJ транспортной энергии биотоплива требует 14 миллионов гектаров сельскохозяйственных угодий в год, то есть 1% транспортного топлива требует 1% сельскохозяйственных земель.
Улавливание и хранение углерода
Физические основы
Основным методом улавливания и хранения углерода является его впрыск в недра. Принимая во внимание физические свойства CO 2 и геотермального градиента с глубиной инжекции более 750 метров, CO 2 будет, как правило, находиться в сверхкритическом состоянии.Плотность закачиваемого СО 2 при переходе в сверхкритическое состояние составляет 660 кг / м 3, с увеличением глубины впрыска она увеличивается. Согласно ZEP, 90% всех возможностей для удаления CO 2 обеспечивают солесодержащие водоносные горизонты в недрах Земли, заполненных солевым раствором, и в некоторых случаях можно использовать разработанные нефтяные и газовые месторождения.
Ввод СО 2 в недра приводит к набуханию земной поверхности над местом инъекции, что можно наблюдать со спутников. Другим методом управления поведением СО 2 на месте хранения являются сейсмические испытания, в ходе которых регистрируются и анализируются колебания грунта, вызванные взрывом зарядов динамических испытаний или специальных генераторов сейсмических волн. Точность существующих методов управления недостаточна для оценки успеха проектов и обнаружения утечек. В настоящее время нет надежной модели взаимодействия СО 2 , рассола и горных пород, поэтому невозможно с уверенностью предсказать физические и химические эффекты этого взаимодействия. Это приводит к неопределенности в оценке долгосрочных результатов удаления CO 2 . Известно, что взаимодействие СО 2 с солевым раствором дает последние кислые свойства, что приводит к растворению карбонатов в минеральном «щите», а также к эрозии силикатов. Химические реакции с участием сверхкритического CO 2 и горных пород могут создавать зоны с высокой проницаемостью, что дополнительно приводит к прогрессирующей утечке CO 2 . Аналогичные явления наблюдались во время эксперимента с введением СО 2 в образование фрио на побережье Мексиканского залива в Соединенных Штатах. Решение вопроса о пригодности минерального «щита» для удержания секвестрированного СО 2 требует большого количества проверок и экспериментов. Это связано с тем, что определение прочностных и деформационных характеристик горных пород, включая зарождение, развитие и взаимодействие зазоров и трещин, очень затруднено, и любой уровень проникновения CO 2через дефекты верхнего слоя минералов над ним представляет потенциальную угрозу для окружающей среды. Геохимическое «поведение» сверхкритического СО 2 в геологических формациях при высоких температурах и давлении мало изучено. Возможности экспериментальных испытаний в искусственно воссозданных условиях ограничены из-за сложности экстраполяции результатов этих испытаний в масштабе времени, по крайней мере, нескольких десятилетий. Известно, что обычный портландцемент не выдерживает таких условий.
Оценки наличия подходящего места в геологических формациях
Широко распространенное мнение о том, что в глубине для удаления CO 2 достаточно места, оспаривается авторами исследования Economides 2010. Они отмечают, что в литературе доминирует аналитический подход, согласно которому давление на границе резервуар не изменяется во время впрыскивания CO 2 , емкость резервуара неявно воспринимается как бесконечность. Это делает расчеты удобными, но может привести к неправильным выводам. В действительности постоянство давления возможно только в том случае, если резервуар сообщается с поверхностью земли или дном океана, что, по мнению авторов, делает его непригодным для инъекции CO 2 . В этой статье предлагается аналитическая модель замкнутого коллектора, расчеты на ее основе позволяют оценить имеющуюся мощность известных геологических формаций. Результаты значительно отличаются от оцененных 1-4% их пористых объемов в литературе, 1% признается как верхний предел, а вероятное значение емкости составляет 0,01%, что приводит авторов к выводу, что КВПБ практически бесполезным способом сокращения выбросов. Авторы также упоминают некоторые данные из текущего проекта Sleipner. Bickle et al. 2007 указывает на то, что радиальное распространение CO 2 оказалось намного меньше, чем ожидалось, со значительным проникновением CO 2 в вышележащие слои породы. Выводы Economides 2010 вызвали крайне негативную реакцию со стороны исследователей, участвующих в демонстрационных проектах по утилизации CO 2 .Ведущая европейская организация в этой области, ZEP, в своем официальном ответе заявляет, что «танки обычно имеют открытые границы, поэтому потоки воды могут вытекать из них в горизонтальном и вертикальном направлении» без какого-либо ущерба для поддержания введенного CO 2 . Более того, мобильность СО 2 в геологических формациях, по их мнению, полезна для связывания ее с помощью физических и химических механизмов, которые были активны в течение сотен и тысяч лет. С другой стороны, в научной литературе широко распространена идея закрытия как необходимого свойства подземных водоемов. Например, Шукла и др. В своем обзоре научной работы по КВПБ указывает, что «эффективное долговременное хранение СО 2 возможно только в том случае, если место хранения достаточно обширно и изолировано, а пластовые породы водохранилища имеют достаточные удерживающие свойства. Эти низкопроницаемые образования должны предотвращать миграцию сверхкритического CO 2 из резервуара или потенциально возможное загрязнение на поверхности. »
Результаты демонстрационных проектов
Ведущей позицией в мире по созданию пилотных проектов CFS является Норвегия. Один большой проект (Sleipner) работает с 1996 года, другой планируется открыть в Мангстате.Варианты финансирования определяются углеродным налогом в Норвегии. Проект в Мангстате был выполнен с большими трудностями и задержками, финансовые затраты превысили первоначальную оценку в 10 раз. В сентябре 2013 года он был окончательно закрыт.
Проект Слейпнер работает в Северном море на морских платформах в 250 км от побережья Норвегии. Он был запущен в октябре 2006 года, около 1 млн. Тонн СО 2, отделенных от природного газа, закачивается в недра Земли. Впрыск осуществляется через одну скважину на глубину около 1000 метров. CO 2 поступает в водоносный горизонт песчаника толщиной около 200 метров. Сейсмические испытания проводились в 1999, 2001 и 2002 годах. Их результаты были озадачительными, поскольку горизонтальное распределение CO 2 оказалось намного меньше ожидаемого, было достигнуто хорошее согласие с теорией с количеством СО 2 в глубинах 19 % от загруженного. Петр М. Хоган, директор Геофизического института (Бергенский университет), изложил возможные причины: «Слои уже начали заполняться.Утечки происходят через тонкие слои аргиллита. Согласование данных измерений и теоретической модели требует либо распознавания способности проникновения CO 2 на порядок ниже, чем мы измеряли на образцах керна, либо мы должны предположить, что толщина слоя CO 2 из сейсмических наблюдений является чрезмерной. Также возможно, что концентрация CO 2 является низкой и она больше не находится в месте хранения. Позже, ранее неизвестная ошибка была обнаружена в геологических формациях на морском дне в 25 км от места инъекции, и из нее выходят газы. Тем не менее, исследователи считают маловероятным, что в результате этого разлома происходит утечка из резервуара Sleipner.
Проект «Салах» в Алжире, второй по величине после норвежского Sleipner, начал свою деятельность в 2004 году. CO 2 был утилизирован, отделен от природного газа в процессе его подготовки к поставке потребителю. Всего было обработано 3 скважины, глубина захоронения составила 1800 м. В 2011 году было прекращено впрыскивание CO 2 в недра, в общей сложности было захоронено 4 миллиона тонн. Было найдено начальное разрушение покрывающего слоя горных пород и проникновение CO 2 на поверхность. Процесс фиксируется спутниковым наблюдением. Непреднамеренный гидравлический разлом во время процесса впрыска, аналогичный тому, который используется при добыче нефти, признан вероятным механизмом разрушения.
Проект «Граничная плотина» — это модернизация одного из угольных энергоблоков в канадской провинции Саскачеван, в ходе которого он установил оборудование для сбора 90% СО 2,сгенерированного на энергоблоке при сжигании топлива, которое позднее используется для ПНП. Объявлено, что он будет захватывать 1 млн. Тонн СО 2 в год, мощность энергоблока 110 МВт (до модернизации 139 МВт). Критики указывают, что не более половины захваченного СО2 останется в земле из-за утечек в фазе ПН. Объект был введен в эксплуатацию в октябре 2014 года, став первым примером использования ШУ на угольной электростанции. В 2015 году в внутреннем документе энергетической компании были указаны «серьезные конструктивные недостатки» системы захвата, что привело к систематическим сбоям и сбоям, в результате чего эта система работала не более чем в 40% случаев. Компания — разработчик, согласно тому же документу, «не имела ни желания, ни способности» устранить эти «фундаментальные» недостатки дизайна. Энергетическая компания не смогла выполнить свои обязательства по поставке CO 2 в нефтяную промышленность, была вынуждена пересмотреть их и заплатить штраф. Ряд авторитетных СМИ критиковали экономическую сторону проекта в своих публикациях. Критики отмечают, что налогоплательщики и потребители электроэнергии должны будут нести расходы на сумму более 1 миллиарда канадских долларов, в то время как существует гораздо более дешевая альтернатива в виде ветрогенераторов. В то же время проект выгоден для нефтяной компании, которая получает CO 2 для EOR.
Масштабы инфраструктуры и времени
Климатолог Энди Скус оценивает требуемые объемы хранения CO 2 и необходимую для этого инфраструктуру по сценарию от Van Vuuren et al. (2011). При сжигании ископаемого топлива производится CO 2 в количестве 2,8 — 3,7 мас. Топлива. Расчеты показывают огромную массу СО 2 , которая должна быть размещена ежегодно на захоронениях к концу века: около четырех масс ископаемого топлива, добытых в 2000 году. Учитывая плотность СО 2, когда она захоронена в глубинах около 0,6 г / см 3, это потребует инъекции объема озера Эриленд под землей каждые 7-8 лет. Поскольку в глубинах нет пустот такого объема, жидкости, расположенные там (в основном солевые растворы), будут вытесняться на поверхность, что приведет к серьезным последствиям. Кроме того, места для захоронения в таких масштабах неизбежно окажутся далеко не идеальными для геологических свойств, что увеличит затраты и приведет к дополнительным рискам. Если мы возьмем за основу значение 2 млн. Тонн в год, то начиная с 2030 года, необходимо ввести один такой проект в день в течение 50 лет. По цене 50 долларов за тонну, к концу века расходы достигли бы астрономических 2 трлн долларов. в год. По мнению автора, не стоит надеяться на реализацию таких планов. По аналогичным выводам приходит профессор Вацлав Змиль. По его словам, секвестрация только одной десятой нынешних глобальных выбросов CO 2 (меньше, чем 3Gt) потребует создания глобальной промышленности, способной откачивать подземный сжатый газ, который больше или равен текущей глобальной нефтедобывающей инфраструктуре, для которой создана века.В то же время, в отличие от нефтяной промышленности, которая имела очевидный экономический интерес к огромным инвестициям в свою инфраструктуру, мы говорим о финансировании за счет налогоплательщиков из богатых стран и в гораздо более короткие сроки. Приведенные выше оценки масштаба инфраструктуры являются приблизительными, поскольку они основаны только на оценке объема закачиваемого CO 2 , собственная проблема с инфраструктурой в процессе ее создания и эксплуатации не учитывается.
Отрицательное излучение
Основная привлекательность BECCS заключается в ее способности приводить к отрицательным выбросам CO 2 . Улавливание диоксида углерода из источников биоэнергии эффективно удаляет CO 2 из атмосферы.
Биоэнергия получена из биомассы, которая является возобновляемым источником энергии и служит в качестве поглотителя углерода во время его роста. Во время промышленных процессов биомасса, сжигаемая или перерабатываемая, повторно высвобождает CO 2 в атмосферу. Таким образом, этот процесс приводит к чистой нулевой эмиссии CO 2 , хотя это может быть положительно или отрицательно изменено в зависимости от выбросов углерода, связанных с ростом, транспортировкой и обработкой биомассы, см. Ниже в отношении экологических соображений. Технология улавливания и хранения углерода (CCS) служит для перехвата выброса CO 2 в атмосферу и перенаправления в геологические хранилища. CO 2 с источником биомассы не только выделяется из электростанций на биомассе, но также и во время производства целлюлозы, используемой для изготовления бумаги и производства биотоплива, такого как биогаз и биоэтанол. Технология BECCS также может использоваться для таких промышленных процессов.
Утверждается, что с помощью технологии BECCS углекислый газ находится в геологических формациях в течение очень длительных периодов времени, тогда как, например, дерево сохраняет свой углерод в течение всего срока его службы. В своем докладе о технологии CCS проекты МГЭИК, в которых более 99% углекислого газа, хранящегося в результате геологического секвестрования, могут оставаться на месте более 1000 лет. В то время как другие типы поглотителей углерода, такие как океан, деревья и почва, могут подвергать риску отрицательные контуры обратной связи при повышенных температурах, технология BECCS, вероятно, обеспечит лучшее постоянство путем хранения CO 2 в геологических формациях.
Считается, что количество СО 2 , которое было выпущено на сегодняшний день, слишком велико, чтобы быть поглощенным обычными раковинами, такими как деревья и почва, для достижения целей с низким уровнем выбросов. В дополнение к накопленным в настоящее время выбросам в этом столетии будут значительные дополнительные выбросы даже в самых амбициозных сценариях с низким уровнем выбросов. Поэтому BECCS была предложена в качестве технологии для отмены тенденции выбросов и создания глобальной системы чистых отрицательных выбросов. Это означает, что выбросы будут не только нулевыми, но и отрицательными, так что будут уменьшены не только выбросы, но и абсолютное количество CO 2 в атмосфере.
заявка
| Источник | Источник CO 2 | сектор |
|---|---|---|
| Электростанции | Сжигание биомассы или биотоплива в паровых или газовых генераторах высвобождает CO 2 в качестве побочного продукта | энергии |
| Тепловые электростанции | Сжигание биотоплива для выработки тепла высвобождает CO 2 в качестве побочного продукта. Обычно используется для централизованного теплоснабжения | энергии |
| Целлюлозно-бумажные фабрики |
|
Промышленность |
| Производство этанола | Ферментация биомассы, такой как сахарный тростник, пшеница или кукуруза, высвобождает CO 2 в качестве побочного продукта | Промышленность |
| Производство биогаза | В процессе модернизации биогаза CO 2 отделяется от метана для получения газа более высокого качества | Промышленность |
Технология
Основная технология сбора CO 2 из биотических источников обычно использует ту же технологию, что и улавливание диоксида углерода из обычных источников ископаемого топлива. В широком смысле существуют три различных типа технологий: сжигание, дожигание и окисление топлива.
Стоимость
Устойчивый технический потенциал для чистых отрицательных выбросов с BECCS ежегодно оценивается в 10 Гт эквивалента CO 2 с экономическим потенциалом до 3,5 Гт эквивалента СО 2 ежегодно при стоимости менее 50 евро / т и до 3,9 Гт эквивалента СО 2 ежегодно при стоимости менее 100 евро / т.
В настоящее время большинство схемных систем BECCS не являются экономически эффективными по сравнению с обычными CCS. МГЭИК заявляет, что оценки стоимости BECCS варьируются от 60 до 250 долларов США за тонну CO 2 . С другой стороны, «нормальная» стоимость CCS (от переработки угля и природного газа) снижалась до менее 35 долларов США за тонну. При ограниченном крупномасштабном тестировании BECCS сталкивается с множеством проблем, чтобы быть финансово жизнеспособной альтернативой.
политика
На основе действующего Соглашения о Киотском протоколе проекты по улавливанию и хранению углерода не применяются в качестве инструмента сокращения выбросов, который будет использоваться для проектов Механизма чистого развития (МЧР) или совместного осуществления (СО). Признание технологий УХУ как инструмента сокращения выбросов жизненно важно для внедрения таких установок, поскольку нет никакой другой финансовой мотивации для внедрения таких систем. Растет поддержка для включения в протокол ископаемых CCS и BECCS. Также были проведены бухгалтерские исследования того, как это можно реализовать, включая BECCS.
Техноэкономика BECCS и проекта TESBiC
Самая большая и самая подробная технико-экономическая оценка BECCS была проведена инновациями cmcl и группой TESBiC (Techno-Economic Study of Biomass to CCS) в 2012 году. Этот проект рекомендовал наиболее перспективный набор технологий производства энергии на основе биомассы в сочетании с углеродом захвата и хранения (CCS). Результаты проекта привели к подробной «дорожной карте CCS для биомассы» для Великобритании.
Экологические соображения
Некоторые экологические соображения и другие опасения по поводу широкомасштабного внедрения BECCS аналогичны тем, которые применяются в CCS. Однако большая часть критики в отношении УХУ заключается в том, что она может усилить зависимость от истощающихся ископаемых видов топлива и экологически инвазивной добычи угля. Это не относится к BECCS, поскольку она опирается на возобновляемую биомассу. Однако есть и другие соображения, которые связаны с BECCS, и эти проблемы связаны с возможным увеличением использования биотоплива.
Производство биомассы зависит от ряда ограничений устойчивости, таких как: нехватка пахотных земель и пресной воды, утрата биоразнообразия, конкуренция с производством продуктов питания, обезлесение и нехватка фосфора. Важно обеспечить, чтобы биомасса использовалась таким образом, чтобы максимизировать как энергетические, так и климатические выгоды. Критика некоторых предложенных сценариев развертывания BECCS вызывает критику, где будет очень сильно полагаться на увеличение поступления биомассы.
Для эксплуатации BECCS в промышленных масштабах потребуются большие площади суши.Чтобы удалить 10 миллиардов тонн CO 2 , потребуется более 300 миллионов гектаров земельного участка (больше Индии). В результате BECCS рискует использовать землю, которая может быть лучше приспособлена для сельского хозяйства и производства продуктов питания, особенно в развивающихся странах.
Эти системы могут иметь и другие отрицательные побочные эффекты. Однако в настоящее время нет необходимости расширять использование биотоплива в энергетических или промышленных приложениях, чтобы обеспечить развертывание BECCS. Уже сейчас имеются значительные выбросы от точечных источников CO 2 , на основе биомассы, которые могут быть использованы для BECCS. Хотя в возможных будущих сценариях повышения биоэнергетической системы это может быть важным соображением.
Процесс BECCS позволяет собирать и хранить СО 2 непосредственно из атмосферы, а не из ископаемого источника. Это означает, что любые возможные выбросы из хранилища могут быть восстановлены и восстановлены просто путем повторения процесса BECCS. Это невозможно с помощью CCS, так как CO 2, выбрасываемый в атмосферу, не может быть восстановлен путем сжигания более ископаемого топлива с помощью CCS.
Опасность несчастных случаев и инцидентов
Нельзя гарантировать долгосрочную надежность мест захоронения CO 2 . МГЭИК в своей работе по КВПБ представляет упрощенную схему потока СО 2 при ее захоронении, включая различные типы утечек. Кроме того, существует опасность нарушения целостности геологических структур, которые сохраняют СО 2 в результате землетрясений и других видов тектонической активности. Высокое давление закачиваемого CO 2 может вызвать сейсмическую активность в зоне захоронения. Особого внимания заслуживает опасность непреднамеренного разрушения изоляционных свойств резервуара из-за колебаний давления в нем. Быстрое высвобождение больших объемов CO 2 может быть опасным. Концентрация в воздухе 3% является токсичной, 20% быстро приводит к смерти. Опасность для людей усугубляется тем фактом, что CO 2 тяжелее воздуха и имеет тенденцию накапливаться в нижней части доступного для него пространства.
Уже есть примеры сопротивления местного сообщества планам захоронения CO 2 . В Гринвилле, штат Огайо, США, местные жители успешно противостояли планам подземного хранения CO 2 . В Германии протестующие заблокировали доступ к острову острова Силт в Северном море, чтобы привлечь внимание к планам транспортировки СО 2 для захоронения под морским дном. В Barendrecht, Holland, планы захоронения CO 2 в развитом газовом месторождении под городом встретили решительный отпор, что побудило правительство не только закрыть этот проект, но и остановить все подобные проекты в Нидерландах.
Текущие проекты
Большинство проектов CCS включают добавление захвата на существующую электростанцию, обычно уголь или другое ископаемое топливо. При полном захвате эти процессы будут нейтральными по отношению к углероду. Декейтер, штат Иллинойс, в Соединенных Штатах, имеет множество растений кукурузы, которыми управляет Арчер Дэниелс Мидленд (ADM), где кукуруза перерабатывается в сиропы и этанол. Завод выделяет большое количество углекислого газа в качестве побочного продукта процесса. С установкой CCS завод идеально становится отрицательным на угле, поскольку кукуруза поглощает углекислый газ, когда он растет, и весь углекислый газ, образующийся во время переработки, захватывается и секвестрируется в песчанике горы Саймон. Проект не может быть полностью отрицательным на угле, поскольку углекислый газ образуется во время сжигания этанола, который производится. Проект является одним из единственных проектов CCS, которые не должны сочетаться с EOR. Бассейн Южного Иллинойса считается одним из лучших мест для инъекций из-за его состава и глубины песчаника (место для инъекций на высоте 2000 метров ниже поверхности), а также его возможная мощность (геологи проектная емкость хранения 27-109 Гт углекислого газа) ,