Согласно анализу, проведенному исследователями Принстонского университета, при правильном инвестировании в государственную инфраструктуру Соединенные Штаты могли бы удвоить объем выбросов двуокиси углерода, которые в настоящее время улавливаются и хранятся во всем мире, в течение следующих шести лет.
Авторы предлагают в Proceedings of the National Academy of Sciences трубопроводную сеть, которая будет перекачивать отходы двуокиси углерода с заводов по переработке этанола на Среднем Западе Америки, где зерно ферментируется для производства топлива на основе спирта, на нефтяные месторождения на Западе. Техас. Захваченный углерод затем будет закачиваться в почти истощенные нефтяные месторождения с помощью метода, известного как повышенная нефтеотдача, когда углекислый газ помогает извлекать остаточную нефть, в конечном итоге оставаясь под землей.
Исследователи обнаружили, что эта сеть улавливания и хранения может предотвратить попадание в атмосферу до 30 миллионов метрических тонн антропогенного углекислого газа каждый год - количество, равное удалению 6,5 миллионов автомобилей с дорог. В настоящее время во всем мире ежегодно улавливается и хранится около 31 миллиона метрических тонн углекислого газа.
Авторы были мотивированы налоговой льготой, принятой Конгрессом в Законе о двухпартийном бюджете 2018 года для поощрения инвестиций в улавливание и хранение углерода. Их анализ показал, что эта крупномасштабная сеть сбора и хранения будет возможна и прибыльна для компаний, использующих ее, только в том случае, если налоговые льготы будут сочетаться с государственными кредитами под низкие проценты для финансирования необходимой инфраструктуры трубопровода. Если бы правительства предоставили дешевые кредиты только для половины трубопроводов, полученная сеть меньшего масштаба все равно улавливала бы 19 миллионов метрических тонн углекислого газа в год.
«Новые налоговые льготы являются сегодня самым значительным стимулом к улавливанию, использованию и хранению углерода (CCUS) в мире», - сказал первый автор Райан Эдвардс, научный и инженерный член Конгресса AAAS в Вашингтоне, округ Колумбия, который заработал его докторская степень получил степень бакалавра гражданского и экологического строительства в Принстоне в 2018 году. Эдвардс работал над анализом в качестве аспиранта под руководством соавтора Майкла Селии, директора Принстонского института окружающей среды (PEI), и профессора экологических исследований Теодоры Шелтон Питни и профессора гражданских и экологических исследований. инженерия.
«Это первый раз, когда перед нами стоит политика, которая позволяет нам серьезно рассматривать крупномасштабное развертывание», - сказал Эдвардс. «К CCUS проявляют большой интерес на разных уровнях и двухпартийную поддержку. Чего не было, так это плана того, как это может произойти и как это будет выглядеть».
Межправительственная группа ООН по изменению климата определила улавливание углерода как ключевой компонент в сокращении выбросов углекислого газа и поддержании средней температуры планеты в пределах 2 градусов Цельсия выше доиндустриального уровня. По оценкам Эдвардса и Селии, для этого к 2050 году необходимо улавливать и хранить от 5 000 до 10 000 миллионов метрических тонн углекислого газа в год.
Тем не менее, внедрение инфраструктуры хранения углерода было затруднено из-за отсутствия политической поддержки и больших первоначальных затрат на отдельные проекты, сказала Селия.
«Для того, чтобы у CCUS был хоть какой-то шанс на крупномасштабное развитие, необходимо построить необходимую инфраструктуру», - сказала Селия. «Это включает в себя трубопроводы для транспортировки CO2 из мест, где он улавливается, в места, где его можно использовать. Наше исследование представляет собой экономически целесообразную дорожную карту для создания такого трубопровода, который станет важным первым шагом для крупномасштабного CCUS в Соединенных Штатах».
Подобные крупномасштабные инфраструктуры, такие как система автомагистралей между штатами и электрические сети, были построены при государственном финансировании и координации, сказал Эдвардс.
«Наш анализ показывает, что дополнительная государственная поддержка помимо налоговых льгот будет необходима для крупномасштабного развертывания в ближайшем будущем», - сказал Эдвардс. «Вот как эти вещи делаются - правительства играют ключевую роль. Отличным недавним примером является лидерство в инфраструктуре чистой энергии правительства штата Техас, которое привело к большому буму ветровой энергии».
Эдвардс и Селия сосредоточили свое внимание на заводах по переработке этанола, потому что производимый ими газ на 99% состоит из углекислого газа, что делает его одним из самых рентабельных для улавливания, сказал Эдвардс. В отличие от этого, по его словам, побочный продукт сжигания угля составляет всего 10-15 процентов углекислого газа, а технология улавливания является дорогостоящей. Стоимость улавливания углекислого газа из источников угля или газа колеблется в пределах 50-75 долларов США за метрическую тонну по сравнению с примерно 20-30 долларами США за метрическую тонну источников этанола.
В то же время заводы по переработке этанола на Среднем Западе, производящие 43 миллиона метрических тонн углекислого газа в год, расположены далеко от существующих трубопроводов для углекислого газа и не расположены на геологических формациях, подходящих для хранения газа, Эдвардс и Селия. написал.
Традиционная добыча из нефтяной скважины дает около 40 процентов от общего количества нефти в породе, сказал Эдвардс. По его словам, закачка углекислого газа в пласт позволяет извлекать больше нефти, обычно около 15 процентов. Углекислый газ отделяется от нефти на поверхности, затем газ возвращается в землю и в конечном итоге задерживается там.
Сеть, предложенная Эдвардсом и Селией, может увеличить добычу нефти в Соединенных Штатах, которая в настоящее время ограничена отсутствием доступного углекислого газа, на 50 процентов, написали они.
«Это может быть беспроигрышным для климата и внутренней энергетической безопасности», - сказал Эдвардс.
«Ожидается, что мировой спрос на нефть сохранится и после 2050 года, поэтому есть потребность в новой добыче нефти», - сказал он. «Если нефти должно быть больше, то с экологической точки зрения гораздо лучше, если мы будем добывать нефть внутри страны на существующем месторождении, а не бурить новые скважины в таких местах, как Арктика, или импортировать ее из новых границ. Возможность также улавливать захваченный углерод делает общая технология чрезвычайно привлекательна."
Предлагаемая сеть по-прежнему предотвратит гораздо больше выбросов углекислого газа, чем нефть, которую она помогает добывать, сказала Селия.
«Масштабы углеродной проблемы настолько велики, что ни одна технология не может ее решить», - сказала Селия. «Ископаемое топливо, вероятно, станет важным источником энергии в обозримом будущем. CCUS - единственная доступная в настоящее время технология, которая может решить проблему углерода, при этом позволяя использовать ископаемое топливо. Все текущие прогнозы будущего низкоуглеродной энергетики включают значительное количество CCUS».