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Tabellen drehen sich für die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung

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Was wäre, wenn wir die Uhr gegen den Klimawandel zurückdrehen könnten, indem wir einfach alle überschüssigen Treibhausgase erfassen, die wir seit der industriellen Revolution ausgestoßen haben? Es mag zu schön klingen, um wahr zu sein, aber diese Technologie existiert bereits. Es wird als CCS (Carbon Capture and Storage) oder CCS (Carbon Capture and Sequestration) bezeichnet und befindet sich seit den 1990er Jahren in der Entwicklung.

VERBINDUNG: Die Methode zur Erfassung von Kohlenwasserstoffen führt zu einer Inspiration vom Tauchgetriebe, um CO2 von den Kraftwerken zu entfernen

Im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler verschiedene Wege gefunden, um CO2 im Boden, unter dem Meer und sogar als Input für verschiedene industrielle Prozesse einzufangen und zu speichern. Trotz jahrzehntelanger Forschung und Entwicklung (F & E) bleibt CCS zu teuer, um in großem Umfang in der Industrie eingesetzt zu werden.

Ein Teil des Problems war die Tatsache, dass bis vor kurzem weder Regierungen noch private Unternehmen daran interessiert waren, die exorbitanten Geldbeträge zu investieren, die erforderlich sind, um die Technologie so weit zu entwickeln, dass sie wirtschaftlich machbar wird.

Darüber hinaus erfordert der großflächige Einsatz von CCS den Bau einer Infrastruktur zur Erfassung, zum Transport und zur Speicherung des Treibhausgases. Dies müsste in ähnlichem Umfang der vorhandenen Öl- und Gasinfrastruktur entsprechen, deren Errichtung Jahrzehnte dauerte und deren Bau teuer war. Mit anderen Worten, der Investitionsaufwand ist enorm.

Das heißt nichts von der Tatsache, dass CCS die Grundursache des Klimawandels nicht angeht, nämlich dass wir zu viel produzieren und konsumieren und unsere planetarischen Grenzen überschreiten. Kurz gesagt, CCS ist eine End-of-Pipe-Lösung, die Umweltschützer verabscheuen und die alle anderen nicht mögen, weil sie teuer ist und aufgrund ihrer Verwendung der Klimawandel nicht durch vorbeugende Maßnahmen gemindert werden konnte.

Immerhin eine Zukunft?

Einige jüngste Entwicklungen deuten jedoch darauf hin, dass CCS möglicherweise doch eine Zukunft in den Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels haben wird. Vor einem Jahr, im Oktober 2018, veröffentlichte das Zwischenstaatliche Gremium für Klimawandel (IPCC), das unter den Vereinten Nationen tätig ist und das maßgeblichste wissenschaftliche Gremium für den Klimawandel in der Welt ist, einen wegweisenden Bericht, in dem es zu dem Schluss kam, dass CCS erforderlich ist Teil der Lösung zur Vermeidung eines katastrophalen Klimawandels (Erwärmung um 2 ° C oder höher). Bis 2100, so das IPCC, müsste die Welt zumindest entfernen 3,3 Milliarden Tonnen von CO2 pro Jahr aus der Atmosphäre mit CCS.

Dem Bericht folgten ermutigende politische Anreize. Im November 2018 veröffentlichte die Europäische Kommission ihren Fahrplan zur CO2-Neutralität bis 2050, der neben sechs weiteren Schritten auch CCS umfasst. Nach dieser Strategie soll CCS "die verbleibenden [nach Erschöpfung vorbeugender Maßnahmen] Treibhausgasemissionen in unserer Wirtschaft kompensieren und negative Emissionen verursachen".

Auf der anderen Seite des Atlantiks erhöhte der US-Kongress im Jahr 2018 laut diesem Kongressbericht vom August 2018 sowohl die F & E-Mittel für CCS als auch die steuerlichen Anreize für die Abscheidung und Nutzung von CO2.

Nordlichter

Noch wichtiger ist, dass Industriegiganten begonnen haben, ihr Gewicht ernsthaft hinter CCS zu werfen. Trotz der Tatsache, dass die Technologie inzwischen ausgereift ist, waren im Dezember 2018 nur 18 CCS-Projekte in Betrieb. Im Januar 2019 erhielt jedoch ein vielversprechendes neues Projekt namens Northern Lights die Betriebsgenehmigung. Die ehrgeizige Initiative an der Westküste Norwegens zielt darauf ab, eine Open-Access-Transport- und Speicherinfrastruktur für CO2 aufzubauen.

Das von Norwegens Equinor (ehemals Statoil) betriebene Projekt zählt auch die Ölkonzerne Shell und Total zu seinen Partnern. Ab September 2019 sind sieben weitere Industriegiganten aus verschiedenen Branchen beteiligt, die sich verpflichtet haben, in ihren jeweiligen Sektoren Wertschöpfungsketten für CCS zu schaffen.

Nach seiner Fertigstellung wird Northern Lights das mit Abstand größte derartige Projekt der Welt sein und erfassen können fünf Millionen Tonnen von CO2 pro Jahr. Dies entspricht den Treibhausgasen, die von fünf Millionen Personenkraftwagen pro Jahr oder von sechs Kohlekraftwerken mittlerer Größe ausgestoßen werden.

Northern LIghts funktionieren wie folgt. Das aus verschiedenen Quellen gewonnene CO2 wird per Schiff zum norwegischen Hafen Bergen transportiert und dort in Drucktanks gelagert. Das Gas wird dann vor der Küste durch eine Pipeline in eine oder mehrere Injektionsbohrungen gepumpt.

Der Prozess erfordert keine Offshore-Plattform, da die Bohrlöcher mithilfe der vorhandenen Offshore-Öl- und Gasinfrastruktur gesteuert werden. Das Design und die Verwaltung dieser Anlagen werden laut Equinor denen für Flüssiggas (LPG) ohne die damit verbundene Brandgefahr sehr ähnlich sein.

Warum so teuer?

Öl- und Gasunternehmen injizieren seit Jahrzehnten natürlich vorkommendes CO2 in Ölquellen, um die Energierückgewinnungsraten in ihren Quellen zu verbessern. Die Erfassung industrieller CO2-Emissionen ist jedoch viel komplizierter und kostspieliger.

CCS kann in praktisch jeder Art von Anlage durchgeführt werden, die CO2 emittiert, ist jedoch besonders relevant für stark verschmutzende Industrien wie Stromerzeugung, Zement, Chemikalien und Petrochemie.

Unabhängig von ihrem Anwendungsfall umfasst die Technologie drei Hauptschritte: (1) die Abscheidung von CO2, gefolgt von (2) seiner Kompression und Reinigung und dann (3) seiner Injektion in verschiedene Arten von Gesteinsformationen.

Der erste Schritt - die Abscheidung von CO2 - erklärt die hohen Kosten der Technologie. Dies liegt daran, dass bei CCS der industriellen Verbrennung mehrere Schritte hinzugefügt werden, um CO2 aus Rauchgasen zu entfernen.

Beispielsweise können bei Kohlekraftwerken die Kosten für die Abscheidung von CO2 so hoch sein wie 109 USD pro Tonne, was den Preis des erzeugten Stroms voraussichtlich um bis zu erhöhen wird 80%.

Was ist mit negativen Emissionen?

Während CCS an und für sich interessant ist, zeichnen sich einige seiner Anwendungen noch mehr dadurch aus, wie effektiv sie sein können, wenn sie in großem Umfang bereitgestellt werden. Eine solche Anwendung sind Bioenergiepflanzen mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS), die aus der Umwandlung von Biomasse in Energie mit der Erfassung und dauerhaften Speicherung der resultierenden CO2-Emissionen bestehen.

Dies kann auf zwei Arten erreicht werden. Die erste ist die direkte Verbrennung von Biomasse und die Erfassung der daraus resultierenden CO2-Emissionen. Der zweite - heutzutage gebräuchlichere - Weg besteht in der Fermentation von Biomasse, die zu Bioethanol führt. Im letzteren Fall müssen die CO2-Emissionen nicht erfasst werden, sondern können direkt komprimiert werden.

BECCS verspricht, nicht nur unsere Abhängigkeit von Kohlenwasserstoffen zu verringern, indem wir einen alternativen Brennstoff für die Stromerzeugung anbieten, sondern auch CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen und so zur Eindämmung des Klimawandels beizutragen. Die Technologie ist jedoch nicht ohne Kritiker, die darauf hingewiesen haben, dass die Nutzung von Land zum Anbau von Pflanzen für BECCS den Druck auf die biologische Vielfalt weiter erhöhen und die Nahrungsmittel verdrängen wird, die zur Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung erforderlich sind.

Letztendlich besteht der effektivste (und billigste) Weg, CO2 zu binden, darin, Wälder zu pflanzen und zu vermeiden, dass zu viel davon emittiert wird. Während einige Industriegiganten uns glauben lassen möchten, dass "die Industrie das kann, was Pflanzen tun" (d. H. CO2 abfangen), müssen wir als Gesellschaft in der Realität einen hohen Preis zahlen, um dies zu erreichen. Und der Grund, warum wir die Industrie brauchen, um das zu tun, was Pflanzen überhaupt tun, ist, dass wir nicht in der Lage waren, unsere Treibhausgasemissionen zu drosseln, wenn wir sollten.


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