A SZÉNDIOXID BEFOGÁS ÉS TÁROLÁS

A SZÉNDIOXID­BEFOGÁS ÉS TÁROLÁS TANULMÁNY

Készítette: Deák Gyula­ Bartha László a Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézetének Ásványolaj­ és Széntechnológiai Intézeti Tanszéke VESZPRÉM 2009.

BEVEZETÉS A témakörrel foglalkozó kutatók egyre több adattal támasztják alá, hogy az üvegházhatású  gázok (GHG) kibocsátása jelentős klímaváltozást okozhat [IEA 2007]. Az egyik GHG a szén­ dioxid,   amelynek   legnagyobb   forrása   a   fosszilis   energiahordozók   égetése.   A   széndioxid­ kibocsátást   sokféleképpen   lehet   csökkenteni.   Javíthatjuk   az   energia­felhasználás  hatékonyságát, vagy kifejleszthetünk alternatív energiaforrásokat. A fosszilis energiahordozók  azonban még sokáig velünk maradnak, mivel az energiaellátás infrastruktúrájának igen hosszú  az élettartama és megváltoztatása szétzilálná a gazdaságot. A széndioxid­kibocsátás egy másik csökkentési lehetősége a fosszilis energiahordozók égetése  során keletkező CO2  befogása és földalatti tárolása (CCS, Carbon Capture and Storage). Az  energiatermelés   a   fosszilis   energiahordozók   felhasználásának   mintegy   harmadát   jelenti.  Jelenleg   a   legfontosabb   áramtermelő   módok   a   porított   tüzelőanyagok   égetése  vízgőzciklusokban (PF) és a földgáz égetése kombinált ciklusokban (NGCC). Mindkettőben  jelentős mennyiségű CO2­t tartalmazó füstgáz keletkezik. A CO2 befogására alkalmas módszerek három csoportba sorolhatók: égetés utáni, égetés előtti  és   oxigénnel   égető   eljárások   ismeretesek.   Az   égetés   utáni   befogás   valamilyen   oldószert  alkalmaz az erőművi füstgázok CO2­tartalmának megkötésére. Az égetés előtti módszerekben  a   fűtőanyagot   levegővel   vagy   oxigénnel   reagáltatják,   majd   a   keletkező   gázokat   vízgőzzel  alakítják  CO2  és  hidrogén elegyévé. Ebből a CO2­t eltávolítják, és  a hidrogént használják  fűtőanyagként. Az oxigénnel történő égetés során olyan füstgáz keletkezik, amely főleg szén­ dioxidból áll, és potenciálisan alkalmas tárolásra.

1. CO2­FORRÁSOK A globális CO2­emisszió mintegy 60 %­át az erőművek és ipari létesítmények bocsátják ki  [IPCC 2005]. Kazánokban és kemencékben égetnek fosszilis fűtőanyagokat, és a füstgázokat  jellemzően   kéményeken   keresztül   bocsátják   ki.   Ezek   nagy,   telephelyhez   kötött   (rögzített)  források,   alkalmasak   arra,   hogy  azokat   kiegészítsék   CO2­befogó   egységekkel,   amelyekben  olyan   nagytisztaságú   CO2­áramot   tudnak   előállítani,   amely   alkalmas   későbbi   tárolásra.  Néhány vegyipari eljárásban is keletkeznek olyan gázáramok, amelyek jelentős CO2­források.  Nagy   forrásoknak   az   évi   legalább   100000   tonna   CO2­t   kibocsátó   forrásokat   tekintik.   Az  ezeknél   kisebb   mennyiségeket   kibocsátó   telephelyeken   lévő   források   az   összes   telephelyi  forrásból származó CO2­kibocsátásnak csak 1 %­át adják. Az 1.1. táblázatban összefoglaltuk  azoknak a gázáramoknak a jellemzőit, amelyek CO2 befogásához számításba vehetők. 1.1. táblázat. Széndioxid­források CO2­ koncentráció, tf%, száraz

A gázáram  nyomása, MPa

A CO2 parciális nyomása, MPa

Átlagos kibocsátás forrásonként, Mt  CO2/év

gázkazánok

7­10

0,1

0,007­0,010

1,01

gázturbinák

3­4

0,1

0,003­0,004

0,77

olajkazánok

11­13

0,1

0,011­0,013

1,27

szénkazánok

12­14

0,1

0,012­0,0140

3,94

8

0,1

0,008

1,25

Ammóniagyártás

18

2,8

0,5

0,58

Etilénoxid­gyártás

8

2,5

0,2

0,15

Hidrogéngyártás

15­20

2,2­2,7

0,3­0,5

Metanolgyártás

10

2,7

0,27

2­65

0,9­8

0,05­4,4

Forrás

Erőművi füstgázok

Finomítói kemencék Vegyipari gázáramok

Földgáz­feldolgozás

A táblázat adatai szerint a füstgázokban, különösen a földgázból nyert füstgázokban, kicsi a  CO2  parciális   nyomása,   ami   megnehezíti   a   CO2  elkülönítését.   Ezzel   szemben   az   ipari  gázokban és bizonyos földgázokban a CO2  parciális nyomása kedvezőbb, és a füstgázokkal 

szemben   kevesebb   bennük   a   CO2­elválasztást   nehezítő   szennyező   komponens   is   (pl.   SO2,  NOx). 2. CO2­BEFOGÁS A CO2­befogás célja olyan koncentrált anyagáram előállítása, amely könnyen szállítható egy  CO2  tároló helyre [IPCC 2005]. A továbbiakban a CO2­befogás alatt mind a CO2­tartalmú  gázok megfogását, mind az azokból a CO2  kiválasztását is értjük, az angol „CO2  capture”  kifejezés mintájára. A   CO2­befogást   leginkább   nagy,   központosított   forrásoknál   alkalmazhatják,   amilyenek   az  erőművek   és   nagy   ipari   létesítmények.   A   CO2­befogás   energiaigénye   csökkenti   az  áramtermelés hatékonyságát, nagyobb tüzelőanyag­felhasználáshoz vezet, és ezért környezeti  hatása is nagyobb (2.1. ábra).   kibocsátott  befogott  üzem  befogás  nélkül  elkerült CO2 kibocsátás  befogott CO2  üzem  befogással 

előállított CO2 (kg/kWh) 

2.1. ábra. CO2­kibocsátás befogás nélkül és befogással Jelenleg   a   CO2­t   rutinszerűen   elválasztják   néhány   nagy   ipari   üzemben,   mint   pl.   a  gázfeldolgozó üzemekben, ammóniagyárakban, azonban gyártási követelmények miatt és nem  tárolás céljából. A CO2­befogást néhány kisebb erőmű esetében is alkalmazták. Nagy CO2­ kibocsátó erőművek esetében még csak tervezési fázisban van az eljárás megvalósítása.

A feladat általában a CO2 kinyerése kis CO2­tartalmú gázokból. Három nagyobb CO2 befogási  út alakult ki (2.2. ábra).    Égetés utáni befogás 

szén  gáz  biomassza 

N2  O2    CO   2 elválasztás 

Villamos áram  és hő 

levegő  szén  biomassza 

Égetés előtti befogás 

gáz, olaj 

Oxigénes égetés 

CO2 

levegő/O2  gőz 

Elgázosítás 

Átalakítás + CO2  elválasztás 

H2 

N2, O2  Villamos áram    és hő 

levegő 

szén  gáz  biomassza 

Villamos áram  és hő  O 2  levegő 

CO2 

CO2 kompresszió  és vízmentesítés  gáz 

CO2  N 2 

Levegő szétválasztás 

levegő/O2 

Ipari eljárások 

szén  gáz  biomassza 

CO2 

Eljárás + CO2  elválasztás  alapanyagok 

gáz, ammónia, acél 

2.2. ábra. CO2­befogó rendszerek

Az égetés utáni befogások során a füstgázt egy olyan berendezésen vezetik keresztül, amely a  CO2 legnagyobb részét elkülöníti. A szén­dioxidot tárolóba vezetik, míg a füstgáz többi részét  kiengedik a levegőbe. Általában abszorpciós módszereket alkalmaznak, a többi eljárás még  közel sem olyan jól kidolgozott és versenyképes.   Az  égetés   előtti  megoldásnál   a   fűtőanyagot   oxigénnel   vagy   levegővel   és/vagy   vízgőzzel  reagáltatják, amikor szintézisgázt állítanak elő, amely szén­monoxidból és hidrogénből áll. A  szén­monoxidot   konverterben   vízgőzzel   katalitikusan   reagáltatják,   és   hidrogén   meg   szén­ dioxid keletkezik. A CO2­t a termékből vagy fizikai, vagy kémiai abszorpcióval eltávolítják. A  keletkező   hidrogént   számos   területen   lehet   tüzelőanyagként   alkalmazni,   pl.   kazánokban,  kemencékben,   gázturbinákban,   gázmotorokban   és   üzemanyag   cellákban.   Ezeket   a  rendszereket   stratégiailag   fontosnak   tekintik,   de   2004­ben   az   összes   hidrogént   alkalmazó 

kapacitás az integrált elgázosítást alkalmazó kombinált ciklusos (IGCC) üzemekben csak 4  GW volt, ami az összes kapacitás 0,1%­a.   Az  oxigénes   égetésnél  közel   tiszta   oxigént  alkalmaznak  levegő  helyett,   így   olyan   füstgáz  keletkezik,   amely   főleg   CO2­ből   és   H2O­ból   áll.     Ebből   a   CO2  könnyen   elkülöníthető.   A  lánghőmérséklet igen magas, ezt CO2­ben és/vagy H2O­ban gazdag füstgáz recirkuláltatásával  lehet csökkenteni.  A CO2­t már 80 éve fogják be bizonyos ipari technológiai áramokból is, de az így befogott  CO2­t leginkább kiengedik a levegőbe. Jelenleg a legjelentősebb példa erre a megoldásra a  földgáz tisztítása, az ammónia, alkoholok és szintetikus fűtőanyagok előállításához használt  szintézisgáz gyártása. A legtöbb esetben az égetés utáni eljárásokhoz hasonló módon történik  ezekben az esetekben is a CO2 befogása. A   különböző   CO2­befogási   technológiákat   a   2.3   ábrán   [IPCC   2005]   foglaltuk   össze.  Az  oldószerrel/adszorbenssel  való  befogásnál  a CO2­tartalmú gázt  cseppfolyós  abszorbenssel  vagy szilárd adszorbenssel érintkeztetik, amely megköti a szén­dioxidot. A regenerációt egy  másik edényben végzik, pl. melegítéssel, vagy nyomáscsökkentéssel. A regenerált oldószert  vagy adszorbenst visszavezetik az első edénybe. 

 

SZEPARÁCIÓ OLDÓSZERREL, SZORBENSSEL 

CO2  szorbens + CO2 

CO2 befogás  szorbens 

Szorbens  regenerálás  N2  O2  elhasznált szorbens   

gáz és  CO2 

SZEPARÁCIÓ MEMBRÁNNAL 

„A” gáz 

szorbens pótlás 

energia 

SZEPARÁCIÓ KRIOGÉN DESZTILLÁCIÓVAL 

„B” gáz 

energia 

„A” gáz  desztilláció 

„A+B” gáz 

„A+B” gáz 

„B” gáz 

membrán 

2.3. ábra. CO2 befogási technológiák A membrános eljárás olyan különleges anyagokkal dolgozik, amelyek szelektíven engedik át  a   velük   érintkező   komponenseket.   Néhány   ipari   eljárás   hatalmas   méretű,   pl.   a   CO2  elválasztása a földgáztól, de a füstgázok CO2­tartalmának befogására még nem dolgozták ki a  megfelelően megbízható és olcsó membrános eljárást. A CO2­befogás harmadik lehetősége a kriogén desztilláció, amellyel a CO2 is elkülöníthető  más  gázoktól. Fel  lehet használni  a  módszert  viszonylag  tiszta  (pl.  oxigénes égetés  során  keletkező)   CO2­áramok   további   tisztítására,   a   CO2  földgázból   való   kinyerésére   vagy   a  konvertált szintézisgázból a CO2 kinyerésére. ban a jelenleg alkalmazott elválasztási módszereket foglaltuk össze. A táblázatban található  eljárásokon kívül rendkívül szerteágazó kutatómunka folyik új, hatékonyabb, olcsó eljárások  kifejlesztésére.  Ezek  egy   része  nyilván  sikeres  lesz,  nagy   részük  nem   [CCP  2004],   [CCP  2006], [ENCAP 2007]. Amennyiben   a   CO2­befogást   sürgősen   kell   megvalósítani,   elképzelhető,   hogy   régi  berendezések   felújításával   lehet   azt   megoldani.   A   régebbi,   rossz   hatékonyságú   üzemek 

felújítását   elvégezhetjük   úgy   is,   hogy   a   régi   kazánokat,   turbinákat   új,   nagy   hatásfokú  egységekre cseréljük, és ekkor a befogással épített üzemek hatékonysága elérheti a korábbi,  befogás nélküli egységek hatékonyságát is.

2.2. táblázat. CO2­befogási technológiák Technológiai  áram

Égetés utáni  befogás

Oxigénes égetés

Égetés előtti  befogás

Elválasztási  feladat

CO2/CH4

CO2/N2

O2/N2

CO2/H2

Oldószeres

Fizikai oldó­ szerek, kémiai  oldószerek

Kémiai  oldószerek

Membrános

Polimeres

Kriogén

Fizikai oldó­ szerek, kémiai  oldószerek Desztilláció

Van néhány olyan technológiai áram, amelyből az égetéssel nyert füstgázokhoz képest sokkal  könnyebben lehet a CO2­t kinyerni. A   földgáz   különböző   mennyiségű   szén­dioxidot   tartalmazhat,   amelyet   el   kell   esetleg  távolítani, hogy a földgáz megfeleljen a specifikációknak. Átlagosan 4 tf%­ra becsülhető a  földgáz CO2­tartalma. Ha a 2003­ban kitermelt 2618,5 milliárd m3  földgáz feléből 2 %­ig  kivonnák   a   CO2­t,   az   50   millió   tonna   CO2­t   jelentene.   2005­ben   Norvégiában   a   Sleipner  mezőn, Algériában az In Salah mezőn fogtak be és tároltak 1­1 millió tonna CO2­t. Az Egyesült Államokban évi 6,5 millió tonna CO2­t használnak az olajkitermelés növelésére  (EOR, Enhanced Oil Recovery). Feltételezik, hogy ennek jelentős része a rezervoárban marad. Az   antropogén   CO2­emisszió   legnagyobb   része   erőművekből   származik.   A   füstgázok  rendszerint atmoszférikus nyomásúak. A kis nyomás és a nagy nitrogéntartalom miatt a CO2­  befogó berendezések hatalmas méretűek, és működtetésük során hatalmas mennyiségű gázt 

kell áramoltatni, pl. egy kombinált ciklusú földgáztüzeléses erőműben akár 5 millió mN3/h­ nyit   is.   A   CO2­tartalom   függ   az   alkalmazott   fűtőanyagtól   és   technológiától.   A   kombinált  ciklusú földgáztüzelésű erőművekben jellemzően 3 % a CO2 a füstgázban. Az   égetés   utáni   CO2­befogásra   a   legkedveltebb   jelenlegi   eljárások   aminokat   alkalmaznak.  Ezek   a   legnagyobb   oldóképességűek,   legszelektívebbek,   legkisebb   az   energiaigényük,  összehasonlítva   más,   meglévő   technológiákkal.   Az   abszorpciós   eljárások   iparilag   is  elterjedtek, (pl. a UOP Amine Guard FS eljárását több mint 400 üzemben alkalmazták 2000­ ben [UOP 2000­III]), azonban még nem valósították meg olyan kapacitással, mint amilyet az  erőművi alkalmazás igényelne. Az   aminos   CO2­befogás   végén   jellemzően   99,9   %­nál   tisztább   CO2­t   kapunk   50   kPa  túlnyomáson. 

Az égetés utáni CO2­befogásra három eljárást alkalmaznak kiterjedten: A   Kerr­McGee/ABB   Lummus   Crest   eljárással   koksz   és   kőszéntüzelésű   kemencék  füstgázaiból nyerik ki a CO2­t. 15­20 %­os vizes MEA oldatot alkalmaznak. A legnagyobb  üzem két párhuzamos egységgel naponta befog 800 t CO2­t. A   Fluor   Daniel   ECONAMINE   Plus   eljárása   30   %­os   vizes   MEA   oldatot   használ   olyan  inhibitorral, amely oxigén jelenlétében megakadályozza a szénacél korrózióját. 320 t CO2/nap  kapacitásig számos üzemben alkalmazzák az élelmiszeriparban és karbamid­gyártáshoz. A   Kansai   Electric   Power   Co.   és   a   Mitsubishi   Heavy   Industries   KEPCO/MHI   eljárása  sztérikusan gátolt aminokat alkalmaz, Malaysiában karbamid üzemben működik. Inhibitorok  vagy adalékok nélkül kis oldószerfogyást értek el, napi 200 t CO 2­t fogtak be, ami egy 10  MW­os porszéntüzelésű erőmű füstgázának felel meg.

Az   abszorpciós   CO2­befogás   energiaigénye   jelentős   (2.4.   ábra).   A   széntüzelésű   erőművek  esetében 20­25 %­kal, míg földgáz­tüzelés esetén mintegy 15 %­kal nő a fűtőanyag­igény a  CO2­befogás, komprimálás következtében.    Fűtőanyag­felhasználás növekménye, %%

30 25

CO2 kompresszió és tisztítás O2 termelés

20

Fűtőgáz feldolgozás CO2 elválasztás

15 10 5 0 Szén égetés után Fluor

Szén égetés után MHI

Szén IGCC GE

Szén IGCC Szén oxigénes SHELL égetés

Gáz égetés után Fluor

Gáz égetés után MHI

Gáz égetés után

Gáz oxigénes égetés

2.4. ábra. A CO2­befogás következtében fellépő %­os többlet­fűtőanyagfelhasználás A hidrogéngyártáshoz használnak  adszorpciós eljárásokat  is a CO2  szintézisgázból történő  eltávolítására.   Füstgázokból   való   CO2  kinyerésére   azonban   még   nem   dolgoztak   ki   ipari  eljárást. Membránokat   használnak   a   CO2  eltávolítására   földgázból   nagy   nyomáson   és   nagy   CO2­ tartalom mellett. A füstgázok alacsony nyomásúak, és a kis parciális nyomáskülönbség miatt  kicsi a hajtóerő a membrános eljárásokhoz. A jelenlegi ipari membránok esetében nagyobb  energiaigény lép fel, és kevesebb CO2 távolítható el, mint az aminos eljárások esetében. Az  oxigénes   égetés  elemeit   az   alumínium,   vas   és   acéliparban,   valamint   az   üvegiparban  használják, azonban CO2­befogásra ipari méretekben még nem valósították meg, így meglévő  oxigénes   égetéssel   történő   CO2­befogásról   nem   beszélhetünk.   A   legfontosabb   elválasztási  lépést, a levegő szétválasztását azonban ipari méretekben alkalmazzák. Erőművi   kazánok   és   olajfinomítói   kemencék   felújításának   vizsgálata   azt   mutatta,   hogy  ezekben   az   oxigénes   égetés   műszakilag   versenyképes   költségek   mellett   megoldható.   Az 

oxigénnel működő kazánok esetében módosítani kell az égőket, új oxigén befúvató rendszert  kell   kiépíteni,   akárcsak   új   füstgáz   recirkuláltató   rendszert   is,   külön   ventillátorral.   Ezek  viszonylag   olcsón   megoldhatók   és   a   változtatások   hatására   nő   a   kazán   hatásfoka   a   forró  füstgázok recirkuláltatása miatt. A   CO2  égetés   előtti   befogását  korábban   aminos   vagy   kálium­karbonátos   abszorpcióval  végezték,   ma   is   sok   ilyen   üzem   működik.   A   korszerű   eljárások   azonban   nyomásváltós  adszorpciót (PSA) alkalmaznak, amelyek 99,999 %­os hidrogént állítanak elő, de a kevéssé  tiszta szén­dioxidot (40­50%) kiszellőztetik az atmoszférába. Ezért ha CO2­befogást akarnak  végezni,   akkor   a   füstgázokból   valamilyen   abszorpciós   módszerrel   ki   kell   a   szén­dioxidot  nyerni,   vagy   a   PSA   módszert   alakítják   úgy,   hogy   a   tiszta   hidrogén   mellett  tiszta   CO2  és  füstgáz legyen a művelet három terméke. Erőművekben égetés előtti CO2­eltávolítást még nem alkalmaztak. A számítások azt mutatják,  hogy a földgáz alapú kombinált ciklusú gázturbinák hatásfoka 56 % ról 48 %­ra csökkenne  (fűtőértékre számolva), amennyiben égetés előtti CO2­befogást alkalmaznának. A gázturbinás  kombinált ciklusok esetében a termikus hatásfok javulása várható, 2020­ra akár a 65 %­ot is  elérheti. Ez azt jelentheti, hogy akkor a CO2­befogással épített ciklus hatásfoka megegyezne a  mai befogás nélküli ciklus hatásfokával. A   CO2­befogás   költsége   erősen   függ   a   széndioxid­tartalmú   gáz   összetételétől   (2.5.   ábra).  [Thambimuthu 2003­II]. Ha a CO2­tartalom 3%­ról 99%­ra nő, a CO2­befogás költsége egy  tizedére csökken.

USD/t befogott CO2

150

100

50

0 3

15

23

42

90

99

A betáplált gáz CO2 tartalma, %

2.5. ábra. A CO2­befogás költsége a kiindulási gáz CO2 tartalmának függvényében A CO2­befogással jelenleg főleg élelmiszeripari minőséget, illetve EOR minőséget állítanak  elő.     Az   élelmiszeripari   felhasználáshoz   legalább   99,9   tf%   CO2­tartalmú   gáz   előállítása  szükséges  és a szennyező komponensek mennyiségét is szigorúan korlátozzák [Wittemann  2007]. A földalatti tároláshoz, illetve az EOR besajtoláshoz nincs CO2 szabvány. Az ENCAP  (EU Enhanced Capture of CO2 program) kétféle előírást alkalmaz irányelveiben, egy 90 %­os  enyhébbet és egy 95 %­os szigorúbbat [Sarofim 2007]. Az aminos mosással ezek az értékek  elérhetők. A szén­dioxidot a szállításhoz elő kell készíteni [Thambimuthu 2003]. El kell távolítani a  víztartalmát, hogy megakadályozzák a csővezeték korrózióját. A CO2  drasztikusan lehűl a  nyomáscsökkentés hatására. A szállítást cseppfolyós vagy szuperkritikus állapotban végzik,  80 bar nyomásnál nagyobb nyomáson, rendszerint 110 bar körül. 

3. A CO2 SZÁLLÍTÁSA A CO2 csővezetéki szállítását az Egyesült Államokban megoldották. Több mint 2500 km­nyi  csővezetéket   építettek   ki,   amelyen   évi   50   millió   tonnányi   természetes   eredetű   CO2­t 

szállítanak   EOR   projektekhez,   főleg   Texasba.   Az   alkalmazott   nyomások   10   és   80   MPa  közöttiek.

Költsége, USD/t CO2/100km

4

3

2

1

0 0

10

20

30

40

50

A CO2 tömegárama, M t CO2/év

3.6. ábra. A csővezetékes CO2 szállítás költsége a szállított mennyiség függvényében

A  CO2  szállítás  költsége  erősen  függ   a szállított  mennyiségtől (3.1. ábra).  Míg  0,1  Mt/év  esetében   egy   tonna   CO2­t   100   km­re   13   USD­ért   lehet   csővezetéken   szállítani,   5   millió  tonna/év esetében ez az érték már csak 1,1 USD, de 50 Mt/év esetében csak fél dollárba kerül  egy tonna CO2 szállítása 100 km­re [Thambimuthu 2003], [Herzog 2004].

4. A CO2 TÁROLÁSA

A   CO2­tárolásra   legalkalmasabbnak   a   geológiai   tárolást   tartják.   Ennek   három   lehetősége  ismert:   olaj   és   gáz   rezervoárokban,   mély   sós   formációkban   és   bányászhatatlan  kőszéntelepekben. További   lehetőség   a   CO2  mineralizációja,   amikor   szilikát   ásványokban   lévő   alkáli   vagy  alkáliföldfém­oxidokkal reagáltatják a  szén­dioxidot. Előzetes becslések szerint  a módszer 

alkalmazása   60­180   %­os   energiafelhasználás­növekedéssel   járhat,   attól   függően,   hogy  hulladék anyagokkal vagy bányászott ásványokkal kell dolgozni. Lehetőség van még arra is, hogy a CO2­t vegyipari reakciókban alkalmazzák. Itt azonban két  nehézség is támad. Az egyik, hogy az így előállítható vegyületek élettartama általában igen  rövid (pl. a karbamidé félév) és végül újra CO2 keletkezik belőlük, másrészt nem biztos, hogy  valóságos CO2­kibocsátás­csökkenés érhető így el. Számos esetben inkább a CO2­kibocsátás  növekedését jelentette a CO2 nyersanyagként való felhasználása.   Jelenleg   négy   CCS   projekt   működik   ipari   méretekben   [Audus   2007],   [Statoil   2007].  Mindegyik   közel   egy   millió   tonna   CO2­t   tárol   évente.   Ez   durván   egyetlen   500   MWe­os  szénerőmű által kibocsátott évi 3 millió tonna CO2 befogásának felel meg. A   norvég   Statoil   működteti   a   Sleipner   mezőt.   A   kitermelt   földgáz   9   %   CO2­t   tartalmaz,  értékesítés előtt ezt kell 2,5 %­ra csökkenteni. A CO2­t befogják aminos oldószer segítségével.  A befogott évi közel 1 millió tonna CO2­t a tenger alatti Utsira homokkő formációba sajtolják,  amely 800­1000 méter mélyen helyezkedik el, és becslések szerint 600 milliárd tonna CO 2  befogadására alkalmas. Amennyiben a CO2­t kiengednék a levegőbe, a tulajdonosoknak napi 1  millió norvég korona (160000 USD) karbóniumadót kellene fizetniük. Ez volt az első nagy  kapacitású   projekt,   amely   igazolta,   hogy   a   CO2­t   sikeresen   lehet   tárolni,   és   a   tárolást  ellenőrizni. Tízévnyi üzemeltetés után semmilyen nyomát sem találták annak, hogy a tárolt  CO2 megszökne. A   80   millió   USD­s   beruházás   másfél   év   alatt   a   karbóniumadó   elkerülése   következtében  megtérült [Herzog 2001]. A gázturbinák füstgázaiból nem fogják be a CO2­t, mert a tengeri  platformon   nehezen   tudták   volna   azt   megoldani   [Ürge­Vorsatz   2006].   A   CCS   az   összes  működési költség 1%­át teszi ki [Johnson 2000]. Az   EnCanada   CO2­t   sajtol   a   Williston   Basin   kőolajmezőbe  az   olajtermelés   növelésére.  A  Weyburn projekt tervezőinek becslése szerint legalább 122 millió barrel többlet olajat tudnak  CO2­besajtolással kinyerni. A teljes olajkinyerés így remélhetőleg eléri a 34 %­ot. A CO2­t  Észak­Dakotában egy lignit elgázosítóban nyerik, ahonnan 330 km­es csővezetéken szállítják 

Kanadába. A csővezeték építése 100 millió USD­ba került. Pénzügyileg nincs a CO2­tárolást  ösztönző erő, de feltételezik, hogy az EOR­hoz használt CO2­nek mintegy a fele a mezőben  fog maradni. Becslések szerint a projekt 20­25 éve alatt mintegy 20 millió tonna CO2  kerül  így tárolásra. Az algériai projekt a BP és a Sonatrach nemzeti energiavállalat közös vállalkozása. Először az  algériai   gázexport   meglévő   infrastruktúrájához   legközelebb   fekvő   3   mezőt   kapcsolták   be.  Ezekben   a   földgáz   CO2­tartalma   1   és   10   %   közötti.   A   310   km   hosszú   gázgyűjtő  csővezetékrendszerbe beépítettek egy CO2­befogó egységet, amelyben a gáz CO2­tartalmát 0,3  %   alá   csökkentik   MEA­val   [Haddadji   2006].   A   kinyert   CO2­t   a   mezők   határain   belül  visszasajtolják a gázmezőkbe. Ezzel az atmoszférába kerülő CO2 mennyisége évente 900000  tonnával csökken. A   Barrents   tengeri   Snohvit   gázmezőből   csővezetéken   viszik   a   földgázt   a   cseppfolyósító  üzembe  [Statoil  2005],   [Statoil  2007].     2007.  szeptember   13­án   megindult   az   LNG   üzem  Hammerfest mellett. A földgázból eltávolítják a kondenzátumot, majd a gázból elkülönítik  aminos eljárással az 5 %­nyi CO2­t. Egy 160 km­es csővezetéken szállítják vissza a CO2­t és a  gázmező alatti, záróréteggel fedett 45­75 m vastag homokkő­formációba sajtolják az évente  mintegy   0,7   millió   tonna   CO2­t.   Így   elkerülik,   hogy   a   CO2­kibocsátás   után   adót   kelljen  fizetniük.

Számos   CCS   projektet   terveznek   jelenleg,   amelyek   a   megvalósítás   különböző   fázisaiban  vannak. A tervezett projektek lényegesen nagyobbak a meglévőknél. Az Európai Unió 2015­ig  12 nagy demonstrációs egységet kíván építeni CO2­befogással. Az egyik demonstrációs üzem  a rotterdami öbölben épülhetne meg [Rembrandt 2007]. Itt 20 millió tonna CO2­t tudnának  befogni évente, és az előzetes számítások szerint ez 24 euró/t CO2­be kerülne. A kis költség  annak   tudható   be,   hogy   a   régióban   nagy   mennyiségű   felhasználatlan   energia   kerül   ki   a  szabadba, amit a tervben hasznosítanának a CCS­hez. Az előterjesztők feltételezték, hogy a  hulladék hő hasznosításáért nem kellene fizetni. A   működő   és   beruházás   alatt   álló   CO2­befogó   és   tároló   projekteket   megvizsgálva  megállapíthatjuk, hogy a sikeres CCS­hez az alábbiak szükségesek:

•

Olcsó, nagy mennyiségű és tartósan hozzáférhető CO2­forrás.

•

A CO2­forrás és tárolóhely közelsége, vagy megfelelő CO2 infrastruktúra közelsége,  hogy a CO2­szállítás költségeit csökkenteni lehessen.

•

Megfelelő tárolóhely.

•

Amennyiben a projekt EOR­ral is összeköthető, a pénzügyi feltételek jelentősen  javulnak, különösen akkor, ha a CO2­emisszió­csökkentés pénzügyi mechanizmusait is  lehet alkalmazni.

IRODALOM [Audus 2007] Audus, H.: Carbon Capture and Storage (CCS), Workshop on Energy Efficiency and CO2 Reduction. Ho Chi Minh City, Viet  Nam, 2007. március 12­14. :http://www.fertilizer.org/ifa/technical_2007_hcmc/PDF/2007_tech_hcmc_audus.pdf [CCP 2004] Hill, G.: CO2 Capture Project. 2004. http://www.co2captureproject.org/overview/co2_cp_brochure_files/CCP1_summary.pdf [CCP 2006] Brownscombe, T.: CO2 Capture Project 2006.  http://www.co2captureproject.org/reports/documentsP2/OutReach/2006/3%20CCP2%20NGOFG%20Dec%206th%202006%20Capture.pdf [ENCAP 2007] Encap CO2; Periodic Activity Report 2007.03.01.  http://www.encapco2.org/publications/3rd_Year_ENCAP_Activity_Report.pdf [Haddadji 2006] Haddadji, R.: The In­Salah CCS experience Sonatrach, Algeria. The First International Conference on the Clean  Development Mechanism , 2006. szeptember 19­21. Riyadh, Saudi Arabia http://www.opec.org/home/Press%20Room/EU­ OPEC%20presentations/HaddadjiSonatrach%20Algeria.pdf [Herzog 2001] Herzog, H. J.: Herzog, H., What Future for Carbon Capture and Sequestration? Environmental Science and Technology, 35:7,  pp 148 A–153 A, April 1, 2001. http://sequestration.mit.edu/pdf/EST_web_article.pdf [Herzog 2004] Herzog, H.J. and D. Golomb, Carbon Capture and Storage from Fossil Fuel Use, in C.J. Cleveland (ed.), Encyclopedia of  Energy, Elsevier Science Inc., New York, pp 277­287, (2004).  http://sequestration.mit.edu/pdf/enclyclopedia_of_energy_article.pdf [IEA 2007] IEA Gas and R&D Programme 2007. http://www.ieagreen.org.uk/glossies/co2capture.pdf  [IPCC 2005] IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage, Cambridge University Press  http://arch.rivm.nl/env/int/ipcc/pages_media/SRCCS­final/IPCCSpecialReportonCarbondioxideCaptureandStorage.htm [Johnson 2000] A solution for Carbon Dioxide Overload http://www.llnl.gov/str/Johnson.html [Rembrandt 2007] CO2 capture and Storage: The economic cost. The Oil Drum. 2007.július 30.  http://europe.theoildrum.com/node/2802 [Sarofim 2007] Sarofim, A.: Oxy­fuel Combustion: Progress and Remaining Issues. International Oxy­Combustion Research Network ,  Windsor, CT, 2007.január 25­27. http://www.co2captureandstorage.info/docs/oxyfuel/MTG2Presentations/Session%2001/03%20­ %20A.%20Sarofim%20(University%20of%20Utah).pdf [Statoil 2005] Snohvit, The world’s northernmost LNG project  http://www.statoil.com/statoilcom/snohvit/svg02699.nsf?OpenDatabase&lang=en [Statoil 2007] Snohvit, The world’s northernmost LNG project  http://www.statoil.com/statoilcom/snohvit/svg02699.nsf?OpenDatabase&lang=en [Thambimuthu  2003] Thambimuthu, K.: Canadian CC&S Technology Roadmap  and CO2 Capture & Transport  http://www.nrcan.gc.ca/es/etb/cetc/combustion/co2trm/pdfs/co2_roadmap_for_canada_kthambimuthu.pdf [Thambimuthu 2003­II ] Thambimuthu, K.: CO2 Capture and storage technology roadmap  http://www.nrcan.gc.ca/es/etb/cetc/combustion/co2trm/pdfs/co2trm1_kthambimuthu_strawman.pdf [UOP 2000­III] UOP: Amine GuardTM FS Process http://www.uop.com/objects/93%20AmineGuardFS.pdf

[Ürge­Vorsatz 2006]  Vorsatz, D. Ü.: Corporate responsibility in the oil and gas industry: The challenge of climate change. Society for  Petroleum Engineers, Abu Dhabi, April 3, 2006. http://www.ceu.hu/envsci/publication/duv/abu_dhabi_oil_talk_2006.pdf [Wittemann 2007] Wittemann Co.: Typical Food Grade Carbon Dioxide Specification  http://www.wittemann.com/techdocs/food_grade_co2.pdf