Одним из предлагаемых методов снижения уровня углекислого газа (CO2) в атмосфере и снижения риска изменения климата является улавливание углерода из воздуха или предотвращение его добраться туда в первую очередь. Однако исследование Марка З. Джейкобсона из Стэнфордского университета, опубликованное в журнале Energy and Environmental Science, предполагает, что технологии улавливания углерода могут принести больше вреда, чем пользы.
"Разработаны всевозможные сценарии, исходя из предположения, что улавливание углерода на самом деле снижает значительное количество углерода. Однако это исследование показывает, что оно сокращает лишь небольшую часть выбросов углерода и обычно увеличивает загрязнение воздуха", сказал Джейкобсон, профессор гражданской и экологической инженерии.«Даже если у вас есть 100-процентное улавливание с помощью оборудования для улавливания, с точки зрения социальных издержек это все равно хуже, чем замена угольной или газовой электростанции ветряной электростанцией, потому что улавливание углерода никогда не снижает загрязнение воздуха и всегда требует затрат на оборудование для улавливания. Ветряная энергия, заменяющая ископаемое топливо, всегда снижает загрязнение воздуха и никогда не требует затрат на оборудование для улавливания».
Джейкобсон, который также является старшим научным сотрудником Стэнфордского института окружающей среды Вудса, изучил общедоступные данные об электростанции, работающей на угле с улавливанием углерода, и установке, которая напрямую удаляет углерод из воздуха. В обоих случаях электричество для улавливания углерода получали из природного газа. Он рассчитал чистое сокращение CO2 и общую стоимость процесса улавливания углерода в каждом случае, учитывая электроэнергию, необходимую для работы оборудования по улавливанию углерода, сжигание и выбросы вверх по течению, возникающие в результате этого электричества., а в случае угольной электростанции - ее выбросы вверх по течению. (Выбросы вверх по течению - это выбросы, в том числе от утечек и сжигания, при добыче и транспортировке топлива, такого как уголь или природный газ.)
Общие оценки технологий улавливания углерода, которые рассматривают только углерод, улавливаемый при производстве энергии на самом заводе, работающем на ископаемом топливе, а не выбросы вверх по течению, говорят, что улавливание углерода может исправить 85-90 процентов выбросов углерода. Как только Джейкобсон подсчитал все выбросы, связанные с этими заводами, которые могут способствовать глобальному потеплению, он преобразовал их в эквивалентное количество углекислого газа, чтобы сравнить свои данные со стандартной оценкой. Он обнаружил, что в обоих случаях оборудование улавливало эквивалент только 10-11 процентов производимых ими выбросов, в среднем за 20 лет..
В этом исследовании также рассматривались социальные издержки улавливания углерода, включая загрязнение воздуха, потенциальные проблемы со здоровьем, экономические издержки и общий вклад в изменение климата, и был сделан вывод, что они всегда аналогичны или выше, чем затраты на эксплуатацию электростанции, работающей на ископаемом топливе. без улавливания углерода и выше, чем полное отсутствие улавливания углерода из воздуха. Джейкобсон пришел к выводу, что даже когда оборудование для улавливания питается от возобновляемой электроэнергии, с точки зрения социальных издержек всегда лучше использовать возобновляемую электроэнергию, а не заменять электроэнергию на угле или природном газе или ничего не делать..
Учитывая этот анализ, Джейкобсон утверждает, что лучшим решением будет вместо этого сосредоточиться на возобновляемых источниках энергии, таких как ветер или солнечная энергия, вместо ископаемого топлива.
Эффективность и выбросы на входе
Это исследование основано на данных двух реальных заводов по улавливанию углерода, которые работают на природном газе. Первая - это угольная электростанция с оборудованием для улавливания углерода. Второй завод не привязан ни к какому энергопроизводящему аналогу. Вместо этого он извлекает существующий углекислый газ из воздуха с помощью химического процесса.
Джейкобсон изучил несколько сценариев, чтобы определить фактическую и возможную эффективность этих двух типов установок, включая то, что произойдет, если технологии улавливания углерода будут работать на возобновляемой электроэнергии, а не на природном газе, и если такое же количество возобновляемой электроэнергии необходимые для запуска оборудования, вместо этого использовались для замены электроэнергии угольных электростанций.
В то время как стандартная оценка эффективности технологий улавливания углерода составляет 85-90 процентов, ни один из этих заводов не оправдал этих ожиданий. Даже без учета выбросов вверх по течению оборудование, связанное с угольной электростанцией, в среднем за 6 месяцев имело КПД всего 55,4 процента. Якобсон обнаружил, что с включенными выбросами вверх по течению в среднем за 20 лет оборудование улавливало только 10-11 процентов от общего объема выбросов в эквиваленте двуокиси углерода, которые оно и угольная электростанция вносили. Эффективность установки улавливания воздуха также составляла всего 10-11 процентов в среднем за 20 лет, если принять во внимание выбросы на входе, а также неуловленные выбросы и выбросы на входе, возникающие при работе установки на природном газе..
Из-за высоких энергетических потребностей оборудования для улавливания углерода Якобсон пришел к выводу, что социальная стоимость угля с улавливанием углерода, работающего на природном газе, была примерно на 24 процента выше за 20 лет, чем уголь без улавливания углерода. Если бы природный газ на той же станции был заменен энергией ветра, социальные издержки все равно превышали бы издержки бездействия. Только когда ветер заменил сам уголь, социальные издержки уменьшились.
Для обоих типов установок это говорит о том, что, даже если оборудование для улавливания углерода способно улавливать 100 процентов углерода, для компенсации которого оно предназначено, стоимость производства и эксплуатации оборудования плюс стоимость загрязнения воздуха, которое оно продолжает позволять или увеличивает делает его менее эффективным, чем использование тех же самых ресурсов для создания электростанций на возобновляемых источниках энергии, напрямую заменяющих уголь или газ.
«Мало того, что улавливание углерода практически не работает на существующих электростанциях, но нет никакого способа улучшить его, чтобы он был лучше, чем замена угля или газа непосредственно ветром или солнцем», - сказал Джейкобсон. «Последнее всегда будет лучше, несмотря ни на что, с точки зрения социальных издержек. Вы не можете просто игнорировать расходы на здравоохранение или климат».
В этом исследовании не рассматривалось, что происходит с углекислым газом после его улавливания, но Джейкобсон предполагает, что большинство современных применений, которые предназначены для промышленного использования, приводят к дополнительной утечке углекислого газа обратно в воздух.
Сосредоточение внимания на возобновляемых источниках энергии
Люди предполагают, что улавливание углерода может быть полезно в будущем, даже после того, как мы перестанем сжигать ископаемое топливо, для снижения уровня углерода в атмосфере. Даже если предположить, что эти технологии работают на возобновляемых источниках энергии, Джейкобсон утверждает, что разумнее вкладывать средства в варианты, которые в настоящее время не связаны с индустрией ископаемого топлива, такие как лесовосстановление - естественная версия захвата воздуха - и другие формы решений в области изменения климата, направленные на устранение других источников. выбросов и загрязнения. К ним относятся сокращение сжигания биомассы и сокращение выбросов галогенов, закиси азота и метана.
«Теоретическое моделирование во многом зависит от улавливания углерода, и сосредоточение внимания на этом даже как на возможности отвлекает ресурсы от реальных решений», - сказал Джейкобсон. «Это дает людям надежду на то, что вы можете поддерживать работу электростанций, работающих на ископаемом топливе. Это задерживает действия. На самом деле, улавливание углерода и прямое улавливание воздуха всегда являются альтернативными издержками."