|
Изменение климата и
необходимость в геологическом хранении СО2
|
Человечество выпускает в атмосферу слишком много СО2
Сегодня общепринятым является тот факт, что человеческая активность пагубно влияет на углеродный цикл нашей планеты. До промышленной революции и ранее – приблизительно 10 000 лет назад, следствием этого полностью сбалансированного цикла, включающего в себя природный обмен углерода между геосферой, биосферой, океанами и атмосферой была низкая концентрация углекислого газа (СО2) в атмосфере (приблизительно 280 мд (миллионная доля), иными словами 0,028%). Однако, последние 250 лет наше непомерное сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть, газ) для производства энергии, отопления, удовлетворения нужд промышленности и транспорта непрерывно возрастает, что вызывает рост количества углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу (Рис. 1). Примерно половина этого произведенного человеком излишка углекислого газа поглощается растительностью и растворяется в океанах, последнее вызывает окисление и связанные с этим негативные влияния на морские растения и животных. Остальное скапливается в атмосфере, и это способствует изменению климата, т.к. углекислый газ – это парниковый газ, который удерживает часть солнечного тепла и способствует нагреванию земной поверхности. Требуется незамедлительные радикальные меры, чтобы остановить рост сегодняшней концентрации углекислого газа в атмосфере, которая составляет 387 мд (а это уже на 38% больше, чем было на доиндустриальном этапе развития человечества), во избежание ее возрастания до критического уровня в 450 мд в течение ближайших десятилетий. Эксперты всего мира согласны с тем, что если превысить этот уровень, то предотвратить самые тяжелые последствия будет уже невозможно.
|
Рисунок 1
Во всем мире связанные с человеческой деятельностью выбросы углекислого газа составляют 30 миллиардов тонн (Гт) в год, что соответствует 8,1 Гт углерода: 6,5 Гт от сжигания ископаемого топлива и 1,6 Гт от вырубки лесов и сельскохозяйственной деятельности.
|
Возвращение углерода назад в землю
С самого начала индустриальной эры (1750-х годов) наш мир весьма значительно зависит от ископаемого топлива, поэтому нет ничего удивительного в том, что для преобразования сегодняшнего общества в общество, основанное на благоприятных для климата энергетических источниках, потребуются и время, и деньги. Сейчас нам необходимы краткосрочные меры, которые помогут сократить нашу зависимость от ископаемого топлива путем использования его без последующего загрязнения окружающей среды. Это первый шаг, и он даст нам время, необходимое для разработки технологий и инфраструктуры будущего, в котором будет использоваться возобновляемая энергия. Одна из таких возможностей – это создание замкнутого цикла в системе производства энергии, в которой углерод, добытый из земных недр в виде газа, нефти и угля, возвращается в недра, но уже в виде углекислого газа. Интересно, что хранение углекислого газа в недрах земли не изобретено людьми. Это естественный, широко распространенный природный феномен: на нашей планете немало коллекторов углекислого газа, существующих на протяжении не только тысяч, но и миллионов лет. Одним из примеров этого можно назвать серию из восьми естественных коллекторов углекислого газа, которые были обнаружены в процессе поиска нефти в 1960-е годы на юго-востоке Франции (Рис. 2). Эти и многие другие природные объекты, расположенные по всему миру, показывают, что геологические структуры способны эффективно и безопасно хранить углекислый газ на протяжении чрезвычайно долгих периодов времени.
|
Рисунок 2
Французские углекислогазовые провинции.
 Природные поля CO2
 Используемые воды с природным углекислым газом (питьевая вода, спа)
|
Улавливание и хранение CO2: многообещающие пути смягчения последствий
Из всего спектра мер, которые необходимо начать срочно принимать для смягчения изменения климата и уменьшения окисления мирового океана, улавливание и хранение углекислого газа (УХУ*) может играть решающую роль, потому что оно могло бы составить 33% от требующегося к 2050 году уменьшения выбросов СО2.
УХУ включает в себя улавливание углекислого газа на угольных или газовых электростанциях и на промышленных объектах (сталелитейные, цементные, нефтеперерабатывающие заводы и т.д.), транспортировку его по трубам или на кораблях (танкерах) к месту хранения и закачку его через скважины* в подходящие геологические формации для длительного хранения (Рис. 3). С учетом роста населения планеты и возрастания потребления энергии в развивающихся странах, а также при отсутствии широкомасштабного использования альтернативных «чистых» источников энергии, продолжающееся сжигание ископаемого топлива в краткосрочной перспективе неизбежно. Так, внедряя УХУ, человечество может продвигаться дружелюбным по отношению к окружающей среде образом, в то же время выстраивая мост к всемирной экономике, основанной на устойчивом производстве энергии.
|
Рисунок 3
На электростанциях CO2 улавливается путем отделения его от других газов. После чего он сжимается и транспортируется по трубопроводу или на кораблях до участка геологического хранения: в глубоких соляных водоносных горизонтах, истощенных нефтяных и газовых месторождениях, не имеющих промышленного значения угольных пластах.
|
Всемирное развитие УХУ процветает
Основные научно-исследовательские программы в области УХУ проводятся в Европе, Соединенных Штатах Америки, Канаде, Австралии и Японии, начиная с 1990-х годов. Немалый объем знаний и бесценный опыт уже приобретены во время проведения первых в мире крупномасштабных демонстрационных проектов, где углекислый газ закачивается глубоко под землю, в течение нескольких лет: Слейпнер (Sleipner) в Норвегии (приблизительно 1 Мт в год, начиная с 1996 г.) (Рис. 4), Вейбурн (Weyburn) в Канаде (приблизительно 1,8 Мт в год, начиная с 2000 года) и Айн Салах (In Salah) в Алжире (приблизительно 1 Мт в год, начиная с 2004 года). Международное сотрудничество в области исследований хранения углекислого газа, поддержанное IEA-GHG* и CSLF* в этих и других участках, является чрезвычайно важным для расширения нашего понимания и развития всемирного научного сообщества, нацеленного на решение этой проблемы. Прекрасный пример – специальный отчет IPCC* (МГЭИК) по улавливанию и хранению углекислого газа (2005), описывающий наработанные знания и опыт, а также препятствия, которые необходимо преодолеть для широкомасштабного внедрения этой технологии. Надежная техническая экспертиза уже существует, и сейчас мир уверенно двигается к демонстрационной фазе. В дополнение к техническому развитию, начинают создаваться законодательные, нормативные, экономические и политические рамки, а также проводится оценка общественного мнения и поддержки. Целью Европы является запуск к 2015 году и возможность дальнейшей эксплуатации 12-ти крупномасштабных демонстрационных проектов для реализации широкого коммерческого внедрения их к 2020 году. Для достижения этой цели в январе 2008 года Европейская Комиссия разработала пакет законов, названный «Действие климата и пакет по возобновляемой энергии», в котором предлагается Директива о геологическом хранении СО2 и другие меры, способствующие развитию и безопасному использованию УХУ.
|
Рисунок 4
Вертикальный разрез участка хранения СО2 Слейпнер (Sleipner), Норвегия.
В природном газе, добытом на глубине 2500 метров содержится несколько процентов СО2, который нужно удалять для соблюдения коммерческих стандартов. Вместо того, чтобы выпускать его в атмосферу, собранный СО2 закачивают почти на 1000-метровую глубину в песчаный водоносный горизонт* Утсира (Utsira).
|
Ключевые вопросы о геологическом хранении CO2
Европейское Сообщество Экспертов СО2ГеоНет было создано при поддержке Европейской Комиссии как группа исследовательских организаций, способных вывести Европу на передовые позиции крупномасштабных международных исследований. Одной из целей СО2ГеоНет является объединение чисто научной информации с техническими аспектами геологического хранения СО2. Чтобы способствовать диалогу по особо существенным аспектам этой жизненно важной технологии, исследователи СО2ГеоНет подготовили основные ответы на некоторые, чаще всего задаваемые вопросы. Далее мы объясним, как и в каких условиях возможно геологическое хранение СО2, и каковы критерии для его безопасного и эффективного внедрения.
Источник: The European Network of Excellence on the Geological Storage of CO2
<< Предыдущая страница
---
Следующая страница >>
ВВЕРХ
|
