Co zrobić z nadmiarem CO2? Zmagazynować pod ziemią

Oparte na takim pomyśle, ekologiczne technologie wykorzystywane w wielkim przemyśle mogą obniżać emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Dwutlenek węgla, pomimo jego oczywistej roli biologicznej (np. w fotosyntezie), należy jednocześnie do grupy gazów cieplarnianych. We współczesnym, uprzemysłowionym świecie coraz większa produkcja tego gazu stanowi ogromne zagrożenie dla funkcjonowania naszej planety.

Połączone siły

Problem ten jest globalny, dlatego też w walce z nadmierną emisją CO₂ naukowcy z Politechniki Śląskiej połączyli siły z naukowcami krajów Unii Europejskiej i Chin. Od 2017 roku realizują oni projekt dotyczący ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, oparty na wychwytywaniu dwutlenku węgla ze spalin, pochodzących z instalacji stacjonarnych np. elektrowni, a następnie jego składowaniu pod powierzchnią lądu lub morza.

„Innowacyjność projektu polega na rozwijaniu technologii spalania w tlenie, wykorzystującej ideę tak zwanej pętli chemicznej” – mówi kierownik polskiej części projektu, prof. Andrzej Szlęk z Politechniki Śląskiej.

Ponieważ składowanie podziemne spalin jest kosztowne energetycznie, należy magazynować tylko te gazy, które stanowią zagrożenie dla środowiska (np. właśnie dwutlenek węgla). Standardowo azot stanowi do 80 proc. produktów spalania, ale jest gazem zupełnie nieszkodliwym, dlatego składowanie spalin zawierających ten gaz byłoby nieekonomiczne. Konieczne jest więc oddzielenie od nich CO₂.

Spaliny bezazotowe

Uzyskanie spalin bezazotowych jest możliwe na dwa sposoby: pierwszy to pochłanianie rozcieńczonego CO₂ ze spalin w specjalnych cieczach, a następnie uzyskiwanie czystego dwutlenku węgla. Drugi natomiast to spalanie paliw kopalnych lub biomasy w stacjonarnych instalacjach technologicznych w tlenie (nie zaś w powietrzu stanowiącym mieszaninę gazów), w efekcie czego spaliny nie zawierają azotu.

Jedną z wersji drugiego sposobu jest włączenie w ten proces nośnika tlenu – najczęściej jakiegoś metalu. Metal jest najpierw spalany w powietrzu, w efekcie czego uzyskuje się tlenek metalu w formie ciała stałego. Następnie tlenek metalu utlenia paliwo (w przypadku tego projektu jest to koksik, stanowiący produkt odpadów rafinacji ropy naftowej lub dowolny inny rodzaj paliwa), a sam ulega redukcji do metalu. Dzięki temu można spalać w tlenie, bez konieczności jego kosztownej separacji przed procesem spalania.

„Taki czysty CO₂, otrzymywany w ramach spalania w czystym tlenie, powinien zostać skroplony i zatłoczony do naturalnych zbiorników podziemnych” – tłumaczy badacz. Taki zabieg pozwala obniżyć emisję dwutlenku węgla. Co więcej, daje on możliwość wykorzystania tego związku, np. do zwiększania wydajności złóż ropy naftowej.

Efektem końcowym projektu ma być stworzenie instalacji pilotażowej, zlokalizowanej w Chinach. „W mojej ocenie do jej wdrożenia przemysłowego będzie potrzebnych kilka lat, pod warunkiem zyskania podmiotu chętnego do wdrożenia przemysłowego” – mówi prof. Szlęk. „To drugie będzie zależało od jakości funkcjonowania instalacji pilotażowej” – dodaje naukowiec.