Улавливание и хранение CO2: где мы находимся, среди надежд и неудач

Практически незамеченной осталась новость, согласно которой «с 2024 года Швейцария сможет экспортировать углекислый газ (CO₂) за границу и хранить его на морском дне». Таким образом, альпийская страна попытается достичь цели нулевых чистых выбросов парниковых газов. В среду, 22 ноября, Федеральный совет, как называют швейцарский парламент, «ратифицировал специальную поправку к соответствующему международному договору». Постоянное хранение CO₂ является важной частью климатической политики, если «мы хотим достичь наших международных и национальных климатических целей», заявило правительство Швейцарии.

Действительно, углекислый газ может храниться на морском дне в соответствии с Протоколом 1996 года к Конвенции 1972 года по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов (Лондонский протокол). Этот Протокол запрещает любой экспорт отходов для захоронения в море, как подчеркнул Федеральный совет. Однако поправка 2009 года создает исключение специально для хранения CO₂ в море.

Несмотря на то, что эта новость игнорируется, она подчеркивает одну из многих проблем, связанных с разработкой и внедрением технологии улавливания и хранения углекислого газа, которую все чаще называют английской аббревиатурой CCS (Carbon Capture and Storage).

Технология улавливания углерода существует уже несколько десятилетий. Еще в 1972 году в Террелле, штат Техас, начал работать завод по переработке природного газа, доставляющий углекислый газ по первому крупномасштабному трубопроводу CO₂ на большие расстояния на нефтяное месторождение. Однако применение технологии улавливания углерода для производства энергии началось относительно недавно. Сегодня, когда мы говорим об улавливании углерода, обычно добавляют фундаментальный шаг: хранение. Одним из первых проектов внедрения CCS стал проект норвежской компании Equinor: в 2008 году, тогда еще под названием Statoil, на газовом месторождении Снёвит в Баренцевом море было начато хранение CO₂, который вновь вводится в само месторождение. Максимальная запланированная мощность хранилища составляла 700 000 тонн CO₂ в год.

Из всех европейских стран Норвегия, похоже, больше всего доверяет технологиям CCS: в сентябре 2020 года тогдашний премьер-министр Норвегии Эрна Сольберг объявила о предоставлении финансирования мегапроекту «Longship», который включал в себя целый ряд инициатив в области CCS, в том числе завод по улавливанию выбросов цементного завода группы HeidelbergCement и еще один завод по улавливанию CO₂ от мусоросжигательного завода недалеко от Осло, столицы Норвегии. В пакет также была включена инициатива «Северное сияние»: совместное предприятие Equinor, Shell и Total по созданию системы CCS, с помощью которой можно транспортировать жидкий CO₂, улавливаемый с различных промышленных предприятий, на корабле к терминалу в западной части побережья страны.

Мнения ученых по всему миру разделились на два лагеря: есть те, кто утверждает, что технологии CCS представляют собой «настоящую панацею» для лечения климата планеты, все более страдающего из-за глобального потепления. Другие, однако, утверждают, что у человечества пока нет адекватных технологий, поэтому миллиарды долларов, выделенные на строительство установок CCS, лучше было бы вложить в укрепление источников производства возобновляемой энергии, учитывая, что большая часть углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу, происходит от использования ископаемого топлива. Международные научные авторитеты признали, что избыток углекислого газа в атмосфере является основной причиной изменения климата, и по всему миру многочисленные научно-исследовательские центры разрабатывают технологии и системы для его улавливания в промышленных количествах.

В настоящее время в атмосфере Земли концентрация CO₂ оценивается в 420 частей на миллион, что в 1,5 раза превышает количество (278 на миллион), зафиксированное до промышленной революции. То есть только 0,042% воздуха состоит из углекислого газа.

Все еще относительно низкая концентрация является основным препятствием для улавливания CO₂ непосредственно из атмосферы: простой расчет показывает, что для удаления одного литра CO₂ необходимо фильтровать не менее 2500 литров воздуха, а это очень дорогой и неэффективный процесс.

По этой причине в последнее десятилетие научные исследования в основном были сосредоточены на разработке технологий улавливания и хранения углекислого газа, которые будут размещаться непосредственно там, где производится большая часть загрязнения. Но похоже, что путь к коммерческой зрелости технологии CCS становится все более трудным.

В Италии ЭНИ хотела инвестировать ресурсы Национального плана восстановления и устойчивости (PNRR) в строительство гигантского хранилища углерода внутри бывших газовых месторождений у побережья Равенны. Это предложение было исключено из новой версии PNRR, которая сейчас рассматривается Палатами парламента.

В Соединенных Штатах CCS потерпела серию «звучных» поражений в 2021 году после вывода из эксплуатации на неопределенный срок электростанции Петра-Нова, которая изолировала часть CO₂, выбрасываемого угольно-газовой электростанцией Parish Generating Station в Техасе, гигантом мощностью 3,6 гигаватта, вторая по величине электростанция, работающая на ископаемом топливе, в Соединенных Штатах. Оператор завода, NRG Energy, заявил тогда, что больше не считает завод CCS «устойчивым с экономической и финансовой точки зрения». И это потому, что имеющиеся сейчас технологии CCS очень дороги: для питания американской системы Петра-Нова пришлось создать специальную газовую установку. Как пояснили специалисты, «Петра-Нова сжигала ископаемое топливо (не компенсируя связанные с этим загрязняющие выбросы) для питания установки CCS, которая, в свою очередь, улавливала лишь небольшую часть CO₂, выбрасываемого всем угольным гигантом».

Но это не единственный эпизод такого рода. В январе 2022 года американская нефтяная компания «Оксидентал петролеум» (OXY) была продана Century, одному из крупнейших заводов, использовавших технологию CCS, опять же из-за «чрезмерно высоких затрат на управление» и, прежде всего, «низкой производительности системы». Проект был начат более десяти лет назад и, согласно анализу агентства Bloomberg, он продемонстрировал, «насколько сложно до сих пор разрабатывать устойчивые инициативы по сокращению выбросов «нового» углекислого газа в атмосферу». Согласно отчету Bloomberg, «завод так и не показал ожидаемых «Оксидентал петролеум» результатов: в период с 2018 по 2022 год система позволяла удалять из атмосферы менее 800 000 тонн углекислого газа в год, или менее 10% от того, что изначально был предложен OXY».

А в 2023 году США решили изменить курс, отдав приоритет технологиям улавливания CO₂ из воздуха. В рамках программы «Инвестиции в Америку», запущенной президентом Джо Байденом, 9 ноября Министерство энергетики США (DOE) объявило о «выделении 1,2 миллиарда долларов на развитие двух установок прямого улавливания воздуха (Direct Air Capture, DAC), то есть механического удаления CO₂ непосредственно из атмосферы», который будут построены в Техасе и Луизиане.

Эти два огромных проекта должны стать первыми в очень плотной национальной сети объектов по удалению CO₂ из воздуха. Министерство энергетики в примечании подчеркнуло, что «это крупнейшие инвестиции в удаление углерода в мире». Прогнозы относительно эффективности станций очень радужны: вместе эти два объекта должны ежегодно удалять из атмосферы более 2 миллионов тонн выбросов углекислого газа, что эквивалентно годовым выбросам примерно 445 000 бензиновых автомобилей. Что касается занятости, то будет создано около 5000 новых рабочих мест. Строительство завода в Луизиане, получившего название «Проект Кипарис», было поручено компаниям Battelle, Climeworks Corporation и Heirloom Carbon Technologies, а в Техасе строительством «South Texas DAC Hub» будет руководить тройка, состоящая из 1PointFive (контролируется компанией Оксидентал), Carbon Engineering и Worley.

«Сокращение выбросов углекислого газа само по себе не обратит вспять растущее воздействие изменения климата. Мы также должны удалить CO₂, который мы уже выбросили в атмосферу, что, как ясно показывают почти все климатические модели, имеет важное значение для достижения глобальной экономики с нулевыми выбросами к 2050 году», – объяснила министр энергетики США Дженнифер Грэнхолм.

Провал проекта CCS Century не обескуражил компанию «Оксидентал петролеум», которая в настоящее время экспериментирует с инвестициями в технологию DAC. В Западном Техасе ведется строительство нового объекта, который будет улавливать углекислый газ из атмосферы. Завод под названием Stratos станет крупнейшим в мире, когда он вступит в эксплуатацию в 2025 году. Проект поддерживается непосредственно президентом Байденом и финансируется «Оксидентал петролеум», которая тем временем приобрела за 1,1 миллиарда долларов Carbon Engineering, канадскую компанию, основанную профессором Гарварда Дэвидом Китом, которая утверждает, что разработала «поистине революционную технологию» улавливания углекислого газа непосредственно из атмосферы.

Заводы DAC растут как грибы: в Калифорнии, в районе Сан-Франциско, стартап Heirloom запустил коммерческую установку по прямому улавливанию CO₂ из атмосферы; объявлено, что благодаря «инновационным и устойчивым» технологиям к 2035 году будет «уловлен» один миллиард тонн углекислого газа.

Это может показаться парадоксальным, но защитники окружающей среды в Америке выступают против проектов, основанных на технологиях DAC, подобных Stratos компании «Оксидентал петролеум». Как писала американская пресса, «с их точки зрения, это проекты, которые в действительности мало или вообще ничего не сделают для решения неотложной задачи сокращения выбросов». Для защитников окружающей среды таким образом нефтяные компании и другие отрасли, работающие на ископаемом топливе, покупают себе своего рода послабление «продолжать загрязнять окружающую среду, эксплуатируя государственные деньги, что является настоящей операцией по зеленому отмыванию», поскольку стратегия коммуникации направлена на создание положительного имиджа компании с высоким воздействием на окружающую среду.

Как сказал Джонатан Фоули, исполнительный директор Project Drawdorn, чья миссия – помочь миру остановить изменение климата, «мы заплатим нефтяной компании за то, чтобы она вывезла мусор из-под земли, а затем заплатим им за то, чтобы они вывезли часть мусора из-под земли обратно: очевидно, что это не климатическое решение».

Иными словами, для решения таких сложных проблем, как глобальное потепление, не существует простых или односторонних решений. Технологии DAC и CCS необходимо совершенствовать и развивать параллельно друг с другом. Международное энергетическое агентство (МЭА) подчеркнуло, что, несмотря на текущие трудности, с которыми сталкиваются проекты CCS, «исследования нельзя прекращать».

Однако, к сожалению, Швейцария не нашла технологических решений по повторному использованию CO₂ и решила закопать тысячи пластиковых бочек на дне моря. Но повторное использование углекислого газа – это отдельная тема.