Alig működik a szén-dioxid-varázslat

Velencében egy volt elmegyógyintézet épületében rendeztek európai konferenciát a szén-dioxid földalatti tárolásának lehetőségeiről. A résztvevők szerint ez nem őrült ötlet, csak nagyon sok pénz kell hozzá. Pénz pedig van bőven, például az olajipari cégektől.

A megújuló energiaforrások térnyerése ellenére még mindig nagy részben szénből, olajból és gázból fedezi energiaigényét a világ, és ezen a közeljövőben nem is lehet változtatni a szén-dioxid leválasztását és tárolását (CCS) támogató szakemberek szerint.

A piacon persze jelen van a nukleáris vagy a megújuló energiaforrás is, de a 2011-es adatok szerint a fosszilis energiahordozók még mindig a világ energiafogyasztásának 87 százalékát fedezik. Ráadásul a kínai és más fejlődő gazdaságok egyre nagyobb energiaigénnyel működnek, amelyet elsősorban szénből fedeznek (bár ezen Kína nagy pénzeket megmozdítva igyekszik változtatni).

A világ legnagyobb szén-dioxid-leválasztó egysége a nyugat-virginiai New Haven szénerőművénél működik. A berendezés az Alstom fejlesztése AFP/Saul Loeb

A fosszilis energiahordozók felhasználásával évente 34-35 milliárd tonna szén-dioxid kerül a légkörbe, ami üvegházhatású gázként bizonyítottan növeli a Föld átlaghőmérsékletét és savassá teszi az óceánok vizét. Magyarországon is láthatjuk a klímaváltozás jeleit: még márciusban is tél van, és nyáron sivatagi emberek folyadékbevitelével kell élnünk a kárpát-medencei hétköznapokat.

Nick Riley, a Brit Geológiai Intézet (BGS) kutatója hőmérsékleti és a geológiai adatokkal rémisztette meg a Velencébe, San Servolo szigetére meghívott újságírókat. Elmondta, hogy a sarkvidéki jégpáncél például tavaly szeptemberi adatok szerint fele olyan vastag volt, mint az 1979 és 2000 közötti mért átlag, a szén-dioxid-kibocsátás pedig folyamatosan nő, így a bolygó átlaghőmérséklete is.

A mértékadó tudományos álláspont szerint a szélsőséges időjárási jelenségek összefüggnek a globális felmelegedéssel, aminek a CCS-technológia itt és most gátat tud szabni. Legalábbis ezt állítják a CCS támogatói, akik jellemzően a fosszilis energiahordozók előállítóiból és forgalmazóinak köréből kerülnek ki. Az ezzel kapcsolatos kutatásokat főként nagy olajcégek és energiavállalatok szponzorálják.

Már ismert módszer

Hogyan lehet megfogni a hőerőművekből ömlő üvegházgázt? A CCS-technológia lényege, hogy a gáz-, olaj-, vagy szénerőműveket olyan berendezésekkel látják el, amelyek az égetési folyamat előtt vagy után leválasztják a képződő szén-dioxidot. Leválasztót kapnának azokat az ipari létesítmények is, amelyek jelentős mértékben pumpálnak szén-dioxidot a légkörbe, például a cementgyárak. Ezután a gázt csővezetékeken vagy hajókon szállítják el, majd a föld alá sajtolják, mégpedig olyan geológiai képződményekbe, ami megtartja a kártékony gázt. Ilyen kőzetek lehetnek a letermelt olaj- vagy gázmezők, a szenes vagy a sósvizes talajrétegek.

A kutatók előszeretettel foglalkoznak a szén-dioxid-tárolás témájával. A fiolában olyan molekuláris szivacs van, ami megköti az üvegházgázt Forrás: AFP/Torsten Blackwood

A technológiát már viszonylag régóta ismeri a tudomány, az olajiparban és a bányászatban pedig évtizedek óta használják. Az elsősorban az Egyesült Államokban elterjedt serkentéses olajkinyerés (EOR) során például a kitermelést azzal fokozzák, hogy gőzt vagy CO₂-t injektálnak a kőzetbe, ami növeli a kőolaj mobilitását.

A Nemzetközi Energiaügynökség számítása szerint a CCS elterjedésével 2050-re 20 százalékkal lehetne csökkenteni az emberiség szén-dioxid-kibocsátását, így lassítható lenne a globális felmelegedés. Ennek érdekében a becslések szerint körülbelül száz berendezést kéne kipíteni 2020-ra és további háromezret 2050-re.

Szív, sűrít, lenttart, kipufog?

A sűrítési folyamat talán a legkevésbé problémás eleme a CCS-technológiának. Az üzemekben a szén-dioxidot sürítik, így cseppfolyós halmazállapotú lesz, így térfogata jelentősen csökken.

A szállítás már bonyolultabb terület, ugyanis egyáltalán nem biztos, hogy a leválasztási helyen tárolni is lehet a szén-dioxidot. Erre kétféle módszer van: csővezetéken vagy hajókon lehet szállítani az anyagot. Ez utóbbira ipari használatban nagyon korlátozottan van lehetőség, mert a hajók kevés szén-dioxidot tudnak csak szállítani, és viszonylag drágán. A legújabb, cseppfolyós gáz szállítására alkalmas hajók már 230 ezer köbmétert képesek szállítani.

Ez a módszer a parttól távolabb eső, tengeri tározóhelyek megközelítéséhez lehet alkalmas, ám jellemzően inkább a másik, csővezetékes szállítási módot alkalmazzák inkább a CCS-hez. A vezetékek egyrészt már ki vannak építve az olaj- és gázmezők környékén, másrészt ezen olcsóbban és biztonságosabban lehet szállítani a szén-dioxidot.

Játszótér egy tisztaszén-erőmű előtt az ohiói Racine-ben Forrás: AFP/Saul Loeb

A CO₂ felszínre kerülésének megakadályozása miatt a legnagyobb körültekintést igénylő rész a tárolás, amelyre alapvetően három lehetőség van. Egyrészt ott vannak a már kitermelt természetes olaj- és gázmezők, amelyeket az olajipar jól ismer és biztonságos tárolási lehetőséget jelentenek. A jellemzően 5000 méter környékén található tározóknál azonban - mint ahogyan a konferencia több előadója is utalt rá - figyelni kell a korábban kitermeléséhez használt kutakra, amelyeken keresztül ismét a felszínre kerülhet a szén-dioxid.

Kisajtoljuk vele az értékes metánt

Egy másik tárolási lehetőség azokban a széntelepekben rejlik, amelyek nem alkalmasak bányászatra, mivel túl vékonyak, vagy túl mélyen helyezkednek el. A szén nagy fajlagos felülete miatt könnyen meg tudja kötni a szén-dioxidot és egészen a bánya újbóli megnyitásáig képes tárolni. Emellett ezek a széntelepek gyakran tartalmaznak metánt, a földgáz egyik fontos komponensét, amelyet a besajtolt szén-dioxid képes lenne lecserélni és kiszorítani. Így az injektálásból gazdasági haszon is származhatna. Erre a technológiára is van működő példa: az Egyesült Államokban már két évtizede termelnek ki így több millió köbméter metánt 6000 kútból.

A legnagyobb tárolási kapacitás azonban a sósvizes rétegekben van. Ezek a 700 és 3000 méter között előforduló kőzetek sok helyen megtalálhatók a világban, azonban geológiailag felderítetlen területnek számítanak. Európában az egykori üledékgyűjtő medencék, például az Északi-tenger területén vagy az Alpok hegyláncainak környezetében lehetnek alkalmasak nagy mennyiségű szén-dioxid tárolására. A legnagyobb ilyen terület az úgynevezett déli permi medence, amely ellipszis alakban helyezkedik el Anglia és Lengyelország között, de ilyen potenciális tározóhely a Kárpát-medence is.

Mindhárom tárolási hely esetében fontos, hogy egyrészt a tározók felett olyan kőzetréteg legyen, ami nem engedi felfelé szivárogni a szén-dioxidot. Másrészt fontos a megfelelő alak, tehát legyen egy olyan, többnyire dómszerűen ívelt fedőréteg, ami a szén-dioxid mozgását a tároló formáción belül tartja. Fontos az is, hogy 800 méternél mélyebben helyezkedjen el, ugyanis itt a nyomás és a hőmérséklet már eléggé magas ahhoz, hogy a szén-dioxid összepréselt, folyékony állapotba maradjon, és így többet lehessen besajtolni a kőzetbe. És végül fontos az is, hogy ugyanott ne legyen emberi fogyasztásra alkalmas ivóvíz sem.

Az előbbiek fényében rendkívül érdekes adatot említett a kanadai Shell CCS-sel foglalkozó kutatója, Owain Tucker. Az Albertában futó Quest névre hallgató projektjük nagyjából 1,4 milliárd kanadai dollárba kerül (körülbelül 300 milliárd forint), amelyből 80 százalék a sűrítési folyamatra és 10-10 százalék a szállításra és az injektálásra megy el.

Munkagép egyengeti a szenet a nyugat-virginiai tisztaszén-erőműnél Forrás: AFP/Saul Loeb

Színtelen, szagtalan fulladás

"Most a szén-dioxid 100 százaléka szivárog az atmoszférába. Ez így neked oké?" - reagált Nick Riley egy német újságíró megjegyzésére, aki a CCS-technológia biztonsági fejlettségét kérdőjelezte meg. Az aggodalom nem véletlen, ugyanis a szén-dioxid színtelen, szagtalan, nem robbanásveszélyes, nem gyúlékony anyag, ám nehezebb a levegőnél. Ha feltörve észrevétlenül összegyűlik a talaj mélyedéseiben, völgyekben, akkor az ott tartózkodó élőlények fulladásos halálához vezethet.

1986-ban Kamerunban például teljesen váratlanul körülbelül 300 ezer tonna szén-dioxid tört a felszínre egy természetes tározóból. A színtelen, szagtalan gáz 25 kilométeres körzetben pusztított, megölve 37 embert és sok száz állatot. Összesen körülbelül 1700 embert fojtogatott a gáz, akik később bénulást és más súlyos betegséget kaptak. A geológusok nem tudják pontosan, mi okozhatta a bajt. Egyesek földrengést gyanítanak, míg mások kis vulkánkitörést sejtenek a háttérben. Mindenesetre az eset a mai napig emlékezteti a CCS-technológiával foglalkozó kutatókat és mérnököket, hogy fokozottan figyeljenek a biztonságra.

Tíz éves előkészület

Elméletileg a precízen kiválasztott szén-dioxid tározó esetében nagyon kicsi a szivárgás valószínűsége, a szakma mégis egy sor biztonsági protokollt fejlesztett ki a folyamatos monitorozáshoz. Sok más mellett nézik a kút sértetlenségét, a fedőkőzet viselkedését, a felszíni szivárgásokat, légköri viszonyokat, valamint a szeizmikus mozgásokat. A konferencián egy olasz projekt kapcsán Sergio Persoglia, az olasz geológiai kutatásokkal foglalkozó intézet kutatója azt mondta, hogy egy CCS-projektet tíz évvel az első injektálás előtt kell elkezdeni, mert ismerni kell a föld minden négyzetcentiméterét és meg kell szerezni a szükséges engedélyeket is.

Jelenleg a világban összesen nyolc működő CCS-üzem van, ami jócskán elmarad a tervezett százas nagyságrendtől. Igaz, több tucat projekt előkészítés alatt van, ám ezek egy részét a gazdasági válság miatt felfüggesztették.

A szén-dioxid földalatti tárolása tehát nem a biztonsági kérdések miatt nem gyorsult fel, hanem egészen egyszerűen gazdasági okok nem engedik az iparág felfutását. Még mindig sokkal olcsóbb a levegőbe pöfékelni a gázt, mint a földbe injektálni, pedig az EU is súlyos eurómilliárdokkal támogatja a projekteket. Ezen csak a technológia olcsóbbá válása, valamint a kormányzati intervenció, azaz a közvetlen támogatások és a környezetvédelmi adók segíthetnének.