Bedste praksisser til kuldioxidtransport og lagring

Det er mere og mere almindeligt at håndtereindustrielle emissionervia CCUS for at forebygge frigivelse af skadelig CO₂-drivhusgas (GHG) i atmosfæren. Disse metoder er særligt attraktive, fordi de muliggør, at kuldioxid-emissionstunge processer opfylder regulatoriske mål. De er særligt værdifulde, når mulighederne for reducering af GHG-output via proceseffektivitetsforbedringer eller genanvendelige strømkilder begrænses.

Når der bliver lagt markant fokus på udvikling af effektivekulstoffangst-metoder, er der også rigelig aktivitet nedstrøms i værdikæden. Når kuldioxid er fanget, skal det komprimeres, nogle gange til en flydende tilstand. Derefter er det sikkert at transportere til en nøje udvalgt placering til brugsanvendelse eller lagring. Forskellige faktorer skal overvejes inklusive afstande, geografi, eksisterende infrastruktur, miljømæssig påvirkning og transportomkostninger.

På nuværende tidspunkt dominerer tre primære transportmetoder landskabet: Rørledninger, landkøretøjer og skibe. Hver af disse metoder er bedre egnet til særlige anvendelser og mindre egnet til andre. Uanset tilgangen kræver etablering af funktionel logistik innovative løsninger og robust infrastruktur til sikring af langvarig CCUS-succes som en emissionsafbødningsstrategi.

Rørledninger er den mest etablerede og ofte den mest økonomisk levedygtige løsning til transport af store volumener CO₂ over lange afstande, særligt på land. I nogle tilfælde kan eksisterende gasrørledninger få nyt formål til kuldioxidtransport, hvilket tilbyder en omkostningseffektiv løsning, der udnytter eksisterende infrastruktur. Denne tilgang minimerer også den miljømæssige påvirkning forbundet med at konstruere nye faciliteter.

Det kræver dog nøje overvejelse af give rørledninger til kuldioxidtransport nyt formål. Der kræves potentielle modifikationer for at sikre kompatibilitet med denne forbindelses forskellige egenskaber, primært dets korrosive natur og højere trykkrav. Mens naturgasrørledninger ofte er begrænset til 90 bar (1.300 psi),kræver kuldioxid nogle gange klassificeringer op til 150 bar (2.175 psi) til langdistancetransport.

Lastbiler og tog tilbyder en fleksibel mulighed til transport af mindre volumener CO₂, særligt over kortere afstande og i områder hvor der er begrænset rørledningsinfrastruktur. Deres alsidighed gør dem velegnet tiltransport af kuldioxid mellem fangstområder og lokale lagringsfaciliter. De kan også indsamle mindre volumener fra forskellige kilder og levere dem til centrale hubs til større forsendelser. Afhængigheden af landkøretøjer til CO₂-transport over lange afstande er dog omkostningsfuldt, særligt lastbiler som også bidrager til trafikpropper og dieselolieemissioner.

Sikring af sikker og effektiv kuldioxidtransport kræver efterlevelse af reguleringer og renhedsstandarder. Mens specifikke koder varierer fra region til region, klassificeres kuldioxid so, et farligt materiale i højere koncentrationer. Hydrogentransport er underlagt regler, der ligner regler for naturgas i hver placering. Disse reguleringer til sikker håndtering adresserer rørledningsintegritet, lækageforebyggelse og nødbehandlingsprotokoller.

Derudover er CO₂-renhed afgørende for både slutbrugsanvendelser og sikker transport. Urenheder som vand, hydrogensulfid og nitrogenoxid kan medføre kemiske reaktioner, korrosion og produktdefekter.

Når det leveres, skal kuldioxid enten anvendes ien industriel proceseller lagres sikkert for at forebygge dets frigivelse til atmosfæren. De hyppigst valgte lagringsplaceringer er geologiske huleformationer, selvom dybhavssekvestrering tiltrækker stigende interesse.

Når kuldioxid lagres i geologiske formationer, injiceres det i den dybe undergrund, ofte over en kilometer under grundvandniveau, i nøje udvalgte og monitorerede områder. De valgte placeringer er typisk præeksisterende undergrundreservoirs inklusive udtømte olie- og gasområder, dybe saltvandsmagasiner og kullag, der ikke kan drives drift på. Disse porøse klippeformationer er typisk dækket med en ikke-porøs "dækbjergart" til forebyggelse af CO₂-lækage.

Undergrundslagring har leveret en sikker metode til sekvestrering af kuldioxid i tusindvis af år U.S. Geological Survey (USGS) vurderer, at USA har geologiske formationer, der kan lagre cirka 3.000 gigatons kuldioxid. Valg af egnede lagringsområder kræver dog omfattende geologiske undersøgelser og modellering for at sikre formationens integritet. Denne proces sigter også mod at minimere potentielle risici såsom induceret seismisk aktivitet og påvirkninger på grundvandsressourcer.

Mens geologisk lagring forbliver den mest levedygtige løsning for den overskuelige fremtid, udforsker forskere fortsat alternative metoder. Mineralsk karbonisering efterligner for eksempel naturlige geologiske processer ved at reagere kuldioxid med elementer i jorden til formning af stabile karbonatmineraler, hvilket effektivt fastlåser kulstof i lange perioder. Selvom langtidslagring tegner lovende, kræver denne metode betydelig energi og møder forhindringer i form af omkostninger, skalerbarhed og ressourceadgang.

Alternativt kan kuldioxid injiceres i klippeformationer under havbunden. Nordsøen i Europa har for eksempel potentiale til at lagre cirka 100 billioner tons kuldioxid i de store sandstenslag. Dette tilsvarer en mængde på næsten tre år kuldioxidemissioner på global plan.

Præcis måling og monitorering medden rette instrumenteringer essentielt gennem hele CCUS-kæden for at sikre proceseffektivitet, sikkerhed og miljømæssig integritet. Under transport skal kulstoftryk, temperatur, flow og kvalitet måles i rørledninger og på terminaler for at sikre sikker transport samt nøjagtig forvaringsoverdragelse.

Uanset hvilken metode, der vælges, er omfattende monitorering afgørende for at sikre langsigtet områdeintegritet og forebygge CO₂-lækage tilbage til atmosfæren. Effektiv sporing af kuldioxid i lagringsreservoirs kræver avancerede teknologier og sofistikeret gasdetekteringssystemer for at forblive informeret om dets bevægelse og adfærd. Kontinuerlig og robust måling hjælper med at detektere potentielle abnormaliteter og lækager på et tidligt stadie og leverer omgående notificering, så personalet kan tage handling og minimere miljømæssige risici.

Når kuldioxid er fanget, skal der træffes beslutninger kuldioxidets destination og metoder til at nå dertil. Løbende forskning og betydelig investering både fra offentlige og private interessenter er essentielt for at opskalere transport- og lagringsinfrastruktur, som er nødvendig til reducering af GHG-emissioner. Dette vil forbedre de teknologiske egenskaber og den økonomiske levedygtighed af CCUS-udstyr og facilitere dets brede adoption i industrien.

CO₂-fangst fra industriel produktprocesstrøm er et vigtigt trin i CCUS-værdikæden. Dets langsigtede succes afhænger dog af, at der bliver udviklet sikre, effektive og bæredygtige transport-, udnyttelses- og permanente lagringsløsninger. Toptransportdeltagere er rørledning,landkøretøj og søfartsmetoder, mens geologiske formationer er bedst forberedt til lagring.

Strømlining af effektivitet og udvikling af andre muligheder kræver ensretning blandt regeringer, procesproducenter, forskere og samfund til adressering af de tekniske, økonomiske, regulatoriske og sociale udfordringer. Investering i disse muligheder forventes dog at øge den positive påvirkning af CCUS på GHG-reduktioner i løbet af det kommende årti, hvilket hjælper industrien med at opnå ambitiøse nettonulmål til skabelse af en mere bæredygtig fremtid.