Zachytávání a ukládání CO 2 PDF Tisk Email
Vraťme uhlík zpátky do země

Jednou z možností, jak vrátit uhlík vytěžený ve formě fosilních paliv zpátky do země a obnovit tak rovnováhu, je injektovat ho ve formě CO2 do vhodného podzemního úložiště. Podzemní ukládání není tak úplně lidským vynálezem: přirozená ložiska CO2 existují po miliony let. Svědčí o tom, že horninové struktury ho jsou schopny velice dobře a bezpečně zadržovat po velmi dlouhý čas. Princip metody zachytávání a ukládání CO2 je přibližně následující: CO2 je zachycen v průmyslovém zařízení a stlačen do kapalného skupenství.

Poté je produktovodem nebo v cisterně dopraven k úložišti a tam je pod tlakem injektován hluboko pod zem. Pochopitelně pouze tam, kde je pro to vhodná geologická struktura.

Zachytávání po spalování je technologicky nejjednodušší. Příslušné zařízení (pracující nejčastěji na principu vypírky spalin pomocí aminů) se zařadí do procesu čištění spalin, např. společně s odsířením.

Zachytávání před spalováním je technologicky náročnější. Uhlík se odlučuje z paliva - v tomto případě syntetického plynu neboli syngasu, tedy směsi tvořené převážně vodíkem a oxidem uhelnatým (CO) - ještě před jeho spálením. Tato varianta je určena zejména pro elektrárny využívající kombinovaný paroplynový cyklus, kde je základním palivem buď uhlí, které prochází zplyňováním, nebo zemní plyn.

Spalování v kyslíkové atmosféře je založeno na tom, že se palivo v kotli spaluje nikoli ve vzduchu, jak je tomu u většiny obvyklých zařízení, ale ve speciální atmosféře tvořené kyslíkem a oxidem uhličitým. Ze vzniklých spalin je pak mnohem jednodušší odloučit CO2.

Pro jeho dopravu na úložiště připadají v úvahu cisterny dopravované po silnici nebo po železnici, na moři pak menší tankery. Oxid uhličitý je v těchto případech většinou stlačen a ochlazen do kapalného skupenství. Pro dopravu větších množství CO2 se používají speciální produktovody.

Rezervoárů je dostatek

Strukturu pro geologické úložiště je nutno nejprve vytipovat a otestovat, a po uložení CO2 také dlouhodobě monitorovat. Ačkoli by podle odborníků u pečlivě vybraných úložišť k žádným významným únikům docházet nemělo, je zapotřebí veškerá rizika eliminovat na minimum.

Potenciálních rezervoárů pro ukládání CO2 je na světě dost a vyskytují se i u nás. Mohou to být vytěžená ložiska ropy nebo zemního plynu, slané akvifery (což jsou porézní horniny obsahující slanou vodu) nebo netěžitelné uhelné sloje. Důležitá je jejich dostatečná hloubka, která zaručí, aby se CO2 pro uložení nacházel v tzv. superkritickém stavu, kdy má vysokou hustotu (tudíž malý objem) a tekutost (takže snadno proniká do horninových pórů). Úložiště musí mít navíc dostatečnou kapacitu, která je daná objemem pórů mezi horninovými zrny, do nichž může CO2 proniknout, a také dostatečně mocnou vrstvu nepropustné krycí horniny, která zaručí, že oxid uhličitý v úložišti zůstane.

Podle dostupných informací mají využitelná úložiště CO2 celosvětově dostatečnou kapacitu na to, aby mohla metoda CCS významně přispět ke stabilizaci klimatu na naší planetě.

Svět se zachytáváním a ukládáním CO2 počítá

Globální scénáře snižování emisí vesměs přisuzují technologii zachytávání a ukládání CO2 významnou úlohu. Například v takzvaném scénáři 2DS Mezinárodní energetické agentury IEA (obr. 1), který naznačuje technologicky nejvhodnější a také nejlevnější cestu k tomu, aby nárůst průměrné globální teploty na konci století nepřekročil 2 °C, by příspěvek této technologie ke snížení celosvětových emisí CO2 měl dosáhnout 14 %. To je třetí největší příspěvek hned po úsporách energie (38 %) a využití obnovitelných zdrojů (30 %). Přibližně polovina předpokládaných instalací zachytávání a ukládání CO2 v tomto scénáři by se měla realizovat v oboru energetiky, tedy zejména při výrobě elektřiny a tepla, druhá polovina redukcí by měla pocházet z průmyslu. V případě průmyslu je technologie zachytávání a ukládání CO2 často jedinou možností, jak snížit emise CO2, protože oxid uhličitý zde mimo jiné vzniká přímo v rámci technologických procesů, jako je například výroba železa nebo cementu. Na rozdíl od energetiky, kde lze spalování fosilních paliv nahradit například využitím obnovitelných zdrojů, se řešení u průmyslových procesů hledá velmi obtížně.

Technologie budoucnosti v praxi

Přestože jde o jednu z klíčových technologií pro zmírnění změny klimatu, současný stav rozvoje zachytávání a ukládání CO2 tomu neodpovídá. Dnes je ve světě v provozu pouze 15 velkých projektů s touto technologií. CO2 je u nich většinou separován z odpadních plynů různých průmyslových chemických procesů nebo ze zemního plynu, který při vytěžení obsahuje příměs oxidu uhličitého. Takto například fungují jediné dva velké evropské projekty - Sleipner a Snahnvit, oba na kontinentálním šelfu u pobřeží Norska. Separovaný CO2 z těženého zemního plynu se zde ukládá do hluboko ležících slaných akviferů.

V roce 2014 byl v kanadském Saskatchewanu spuštěn první elektrárenský blok, který pomocí zachytávání a ukládání CO2 eliminuje zhruba 90 % emisí oxidu uhličitého vznikajícího při spalování uhlí pro výrobu elektřiny (obr. 2). Tento projekt v praxi prokázal, že zachytávat CO2 z elektrárenských spalin není žádnou utopií, a znamenal technologický průlom v oblasti nízkouhlíkové energetiky. Další dvě obdobná zařízení jsou v současné době ve výstavbě v USA.

V Evropě se nadějně rozvíjí projekt ROAD, který by měl pomocí této technologie redukovat emise CO2 z nové elektrárny spalující černé uhlí a biomasu v Rotterdamu.

Hlavním problémem rozvoje této technologie je skutečnost, že za současných podmínek je realizace takových projektů ekonomicky ztrátová a neobejde se bez dotací. To sice platí pro většinu takzvaných nízkouhlíkových technologií, ale v případě zachytávání a ukládání CO2 je ochota vlád a politiků poskytnout na výstavbu a provoz těchto zařízení dotace či jinou formu podpory podstatně menší než například u obnovitelných zdrojů. Současná cena emisních povolenek, které podniky nakupují, aby mohly CO2 do ovzduší vypouštět, je příliš nízká na to, aby pokryla zvýšené náklady na začlenění zachytávání a ukládání CO2 do výrobního řetězce.

Výzkumné projekty na domácí půdě

V České republice se výzkumu technologie CCS věnuje několik vědeckých pracovišť.

V letech 2015-2016 byl tento výzkum významně podpořen prostřednictvím speciálního programu v rámci Norských fondů. Řešené projekty byly zaměřeny na co nejúčelnější začlenění technologie zachytávání CO2 do reálných elektrárenských bloků, na výzkum a vývoj nových technologií záchytu CO2 ze spalin a na přípravu realizace výzkumného projektu ukládání CO2 do vybrané geologické struktury, v našem případě do malého vytěženého ložiska ropy a plynu (obr. 3).

Technologie CCS je bezesporu technologií budoucnosti. Budeme-li opravdu v celosvětovém měřítku usilovat o zmírnění změny klimatu a omezení emisí skleníkových plynů, velmi pravděpodobně se bez ní neobejdeme.

Ing. Petr Maděra (*1970) vystudoval krajinné inženýrství na VŠZ v Praze. Působil jako krajinný ekolog, grafik či editor odborných i literárních periodik. Nyní pracuje jako redaktor ve Vydavatelství České geologické služby. Je autorem několika knih poezie a prózy.

RNDr. Vít Hladík, MBA, vystudoval užitou geofyziku na PřF UK v Praze a řízení podnikání na Brno Business School. Pracuje jako koordinátor výzkumu geoenergií v České geologické službě a dlouhodobě se zabývá výzkumem geologického ukládání CO2 a technologie CCS.

4.9.2017    Vesmír