Dotychczas produkcja energii wiązała się z emisją dwutlenku węgla. Niebawem może wiązać się z jego pochłanianiem. To pomysł na przyszłość energetyki. Jest już realizowany, choć na razie tylko w Islandii.
Islandia nie zażywa zbyt wiele słońca, nie posiada też dogodnych warunków do uprawy roli, ale przynajmniej pod jednym względem jest uprzywilejowana w stosunku do reszty Europy: swoje zapotrzebowanie na elektryczność w niemal 100 proc. zaspokaja ze źródeł odnawialnych. Dzięki temu jest praktycznie niezależna energetycznie, no i ma krystalicznie czyste powietrze. Jednak Islandia niedawno zaczęła „pracować” również na korzyść reszty świata. 30 km od Reykjaviku działa Hellisheiði, największa na wyspie elektrownia geotermalna. To pierwszy na świecie zakład energetyczny, któremu udało się wdrożyć system umożliwiający negatywną emisję dwutlenku węgla. Mówiąc prościej Hellisheiði pochłania więcej CO2, niż go wytwarza.
Dwutlenek węgla i geoinżynieria
W podpisanym w kwietniu 2016 r. porozumieniu paryskim w sprawie zmian klimatu przyjęto założenie o konieczności ograniczenia wzrostu światowych temperatur do wartości o 1,5 °C wyższej niż w czasach przed rewolucją przemysłową. Jako „deadline” wyznaczono rok 2100. Według szacunków części naukowców realizacja tego celu będzie wymagała osiągnięcia zerowej emisji dwutlenku węgla między rokiem 2030 a 2050. Jeśli świat nie zdoła do tego czasu przestawić się w całości na energię odnawialną – a jest to raczej wątpliwe – niezbędne będzie wdrożenie planu B. Chodzi o rozwój systemów umożliwiających „emisję negatywną”, czyli wychwytywanie dwutlenku węgla z powietrza i magazynowanie go w ziemi.
– Jeśli chcemy zadbać o rafę koralową, zachowanie bioróżnorodności i produkcję żywności w najbiedniejszych częściach świata, musimy wdrożyć na szeroką skalę technologie negatywnej emisji – twierdzi Bill Hare z berlińsko-nowojorskiego think tanku Climate Analytics. Jego zdaniem tego rodzaju rozwiązania geoinżynieryjne staną się niezbędne w perspektywie kilkunastu lat – o ile chcemy zmieścić się w temperaturowej granicy założonej w porozumieniu paryskim (w „mniej ambitnym” wariancie wynosi ona 2 °C powyżej średnich temperatur sprzed rewolucji przemysłowej).
Sadzenie lasów to za mało
Stopień zapotrzebowania na tego typu technologie w dużym stopniu zależy od tego, w jakim kierunku – i w jakim tempie – będzie się rozwijał przemysł energetyczny, który odpowiada za ok. 40 proc. globalnej emisji CO2. 72 proc. emisji w tym sektorze to efekt spalania węgla – paliwa, które generuje najwięcej dwutlenku węgla w przeliczeniu na jednostkę wyprodukowanej energii. „Sprzątanie” po węglu jest czasochłonne i kosztowne – nie tylko w aspekcie zanieczyszczeń środowiska, ale również ograniczenia emisji CO2. Obecnie istnieje kilka technologii z zakresu usuwania dwutlenku węgla z powietrza (carbon dioxide removal, CDR), jednak jak na razie żadna z nich nie przyniosła olśniewających efektów. Zdaniem Corinne Le Quéré z Ośrodka badań nad zmianami klimatu na Uniwersytecie Wschodniej Anglii praca nad metodami magazynowania związków węgla w ziemi „nie rodzi postępów, a niekiedy przynosi regres”.
Innym z wdrażanych rozwiązań jest sadzenie lasów. Tu jednak przeszkodą bywają kwestie związane z własnością gruntu, a także koniecznością ograniczenia areału uprawnego. Do „wyzerowania” emisji potrzeba zdecydowanie większej powierzchni niż ta, którą dysponujemy. Le Quéré namawia do stawiania na sprawdzone metody, takie jak poprawa wydajności energetycznej, czysty transport, ograniczanie spożycia mięsa, którego produkcja generuje duży „ślad węglowy”, oraz upowszechnianie energii odnawialnej. Według szacunków innych ekspertów to może jednak nie wystarczyć – konieczne będzie pójście w kierunku, który obecnie wytycza Islandia.
Negatywna emisja w Islandii
W Hellisheiði zbiegły się dwa czynniki niezbędne do uzyskania efektu negatywnej emisji: sprzyjające warunki naturalne i nowoczesne technologie. Elektrownia zlokalizowana jest w regionie aktywnym wulkanicznie stanowiącym praktycznie nieograniczony rezerwuar ciepła. Woda płynąca przez podziemną sieć rurociągów podgrzewana jest do temperatury wrzenia i zamienia się w parę poruszającą turbiny elektrowni. Proces ten pozwala generować 300 MW mocy elektrycznej i 130 MW mocy cieplnej. Choć geotermia jest źródłem czystej energii, to jednak Hellisheiði wytwarza nieznaczne ilości CO2 (3 proc. wartości CO2 emitowanego przez elektrownie węglowe) podczas procesu odzyskiwania ciepła. Od ponad pół roku bilans emisji jest jednak ujemny.
To zasługa współpracy, jaką elektrownia nawiązała ze startupem Climeworks. Technologia opracowana przez tę szwajcarską spółkę umożliwia „mieszanie” pochodzącego z powietrza dwutlenku węgla z wodą w proporcjach 27 kg H2O do 1 kg CO2 i wstrzykiwanie tej mikstury 700 metrów pod ziemię. Inspiracją do wdrożenia tego rozwiązania właśnie w Islandii było odkrycie z 2016 r., wskazujące, że zawarty w wodzie dwutlenek węgla łatwo reaguje z substancjami zawartymi w bazaltowych skałach, które występują na Lodowej Wyspie w dużej obfitości. Z tego połączenia tworzą się związki mineralne i choć zazwyczaj proces ten zajmuje wieki, to w Islandii przebiega znacznie szybciej – nawet poniżej dwóch lat.
Jakim cudem? Do końca nie wiadomo. Zgodnie z ogólnikowym wyjaśnieniem chodzi o unikalne warunki geologiczne występujące na wyspie. Istotne jest to, że dwutlenek węgla przechwytywany jest z powietrza i wprowadzany do gruntu, gdzie stosunkowo szybko ulega „zestaleniu”. Skuteczność rozwiązania jest na tyle duża, że ilość przechwyconego CO2 przewyższa emisję tego gazu pochodzącą z otworów geotermalnych. W rezultacie współpraca Hellisheiði z Climeworks zaowocowała powstaniem pierwszej na świecie elektrowni o negatywnej emisji.
Nadzieja w nowych technologiach
Tego typu rozwiązania dają oczywiście lepszy (ujemny) bilans w zakładach wytwarzających energię odnawialną – no i w regionach o specyficznym podłożu geologicznym. Jednak technologia się rozwija. Climeworks opracował metodę absorpcji CO2 za pomocą plastikowych i ceramicznych instalacji pokrytych aminami wiążącymi dwutlenek węgla, która okazała się tańsza od konkurencyjnych rozwiązań. Inna spółka, Carbon Engineering, oferuje podobne rozwiązanie, tyle że z wykorzystaniem tlenku wapnia. Ofertami są zainteresowane nie tylko państwowa, ale również firmy prywatne, m.in. DHL. Napływ kapitału z sektora prywatnego może przyspieszyć prace nad bardziej wydajnymi mechanizmami. Być może zatem jest kwestią czasu, zanim negatywną emisję uda się osiągnąć również w Bełchatowie czy Kozienicach? Oby przed 2050 r.
Fot. Thomas/Flickr.
