Beste praksis for transport og lagring av karbondioksid

Det blir stadig vanligere å håndtere industriutslipp ved hjelp av CCUS for å forhindre skadelige utslipp av CO₂ i atmosfæren. Disse metodene er spesielt attraktive fordi de gjør det mulig for prosesser med store utslipp av karbondioksid å oppfylle lovpålagte mål. De er spesielt verdifulle når mulighetene for å redusere klimagassutslippene ved hjelp av prosesseffektivisering eller fornybare kraftkilder er begrenset.

Selv om det er stort fokus på å utvikle effektive metoder for karbonfangst, er det også mye aktivitet nedover i verdikjeden. Etter at karbondioksidgassen er fanget opp, må den komprimeres, noen ganger til flytende tilstand. Deretter transporteres den trygt til et nøye utvalgt sted der den skal brukes eller lagres. Det er mange faktorer som må tas i betraktning, blant annet avstand, geografi, eksisterende infrastruktur, miljøpåvirkning og transportkostnader.

For tiden er det tre primære transportmåter som dominerer landskapet: rørledninger, landtransport og sjøtransport. Hver av disse metodene er bedre egnet til visse bruksområder og mindre egnet til andre. Uansett metode kreves det innovative løsninger og robust infrastruktur for å etablere en funksjonell logistikk som sikrer at CCUS blir en vellykket utslippsreduserende strategi på lang sikt.

Rørledninger er det mest etablerte og ofte det mest økonomisk lønnsomme alternativet for transport av store mengder CO₂ over lange avstander, spesielt over land. I noen tilfeller kan eksisterende naturgassrørledninger brukes til transport av karbondioksid, noe som gir en kostnadseffektiv løsning som utnytter eksisterende infrastruktur. Denne tilnærmingen minimerer også miljøpåvirkningen ved bygging av nye anlegg.

Det krever imidlertid en nøye vurdering av om rørledninger kan brukes til transport av karbondioksid. Det er behov for potensielle modifikasjoner for å sikre kompatibilitet med de ulike egenskapene til denne forbindelsen, først og fremst dens korrosive natur og krav til høyere trykk. Mens naturgassrørledninger ofte er begrenset til 90 bar (1300 psi), krever karbondioksid noen ganger et trykk på opptil 150 bar (2175 psi) for transport over lange avstander.

Lastebiler og jernbane er et fleksibelt alternativ for transport av mindre mengder CO₂, særlig over kortere avstander og i områder der rørledningsinfrastrukturen er begrenset. Allsidigheten gjør dem egnet til å transportere karbondioksid mellom fangstanlegg og lokale lagringsanlegg. De kan også samle mindre volumer fra ulike kilder og levere dem til sentrale knutepunkter for større forsendelser. Det blir imidlertid kostbart å være avhengig av landbaserte kjøretøy for CO₂-transport over lange avstander, spesielt lastebiler, noe som også bidrar til trafikkbelastning og dieselutslipp.

For å sikre trygg og effektiv transport av karbondioksid må man overholde forskrifter og renhetsstandarder. Selv om de spesifikke reglene varierer fra region til region, er karbondioksid klassifisert som et farlig materiale i høye konsentrasjoner. Transport av karbondioksid er underlagt lignende regler som de som gjelder for naturgass i de ulike områdene. Disse reglene for sikker håndtering omhandler rørledningens integritet, forebygging av lekkasjer og beredskapsprotokoller.

I tillegg er CO₂-renhet avgjørende, både for sluttbruken og for transportsikkerheten. Urenheter som vann, hydrogensulfid og nitrogenoksider kan forårsake kjemiske reaksjoner, korrosjon og ødelagte produkter.

Når det er levert, må karbondioksid enten brukes i en industriell prosess eller oppbevares trygt for å forhindre utslipp til atmosfæren. De hyppigst valgte lagringsstedene er huleformasjoner, selv om dyphavslagring (sekvestrering) tiltrekker seg økende interesse.

Ved lagring av karbondioksid i geologiske formasjoner injiseres det dypt under jorden, ofte mer enn en kilometer under grunnvannsnivået, til nøye utvalgte og overvåkede steder. Utvalgte steder er typisk eksisterende underjordiske reservoarer, inkludert uttømte olje- og gassfelt, dype saltholdige akviferer og kull som ikke kan utvinnes. Disse porøse fjellformasjonene er typisk dekket med en ikke-porøs "hettestein" for å forhindre CO₂-lekkasje.

Underjordisk lagring har gitt en sikker metode for å binde karbondioksid i tusenvis av år. U.S. Geological Survey (USGS) anslår at USA har de geologiske formasjonene til å lagre omtrent 3,000 metriske gigatonn karbondioksid. Valg av egnede lagringssteder krever imidlertid omfattende geologiske undersøkelser og modellering for å sikre formasjonens integritet. Denne prosessen tar også sikte på å minimere potensielle risikoer, slik som indusert seismisitet og påvirkning på grunnvannsressurser.

Mens geologisk lagring fortsatt er det mest levedyktige alternativet i overskuelig fremtid, fortsetter forskere å utforske alternative metoder. Mineralkarbonatisering, for eksempel, etterligner naturlige geologiske prosesser ved å reagere karbondioksid med grunnstoffer i jorden for å danne stabile karbonatmineraler, som effektivt låser bort karbon i lange perioder. Selv om langtidslagring er lovende, krever denne metoden betydelig energi og møter hindringer når det gjelder kostnader, skalerbarhet og ressurstilgang.

Alternativt kan karbondioksid injiseres i fjellformasjoner under havbunnen. Nordsjøen i Europa har for eksempel potensial til å lagre omtrent 100 milliarder tonn karbondioksid i sine enorme sandsteinslag. Dette tilsvarer nesten tre års verdi av all karbondioksid som slippes ut globalt.

Nøyaktig måling og overvåking med riktig instrumentering er avgjørende gjennom hele CCUS-kjeden for å sikre prosesseffektivitet, sikkerhet og miljøintegritet. Under transport skal karbondioksidtrykk, temperatur, strømning og kvalitet måles i rørledninger og ved terminaler for å sikre sikker transport samt nøyaktig lagringsoverføring.

Uavhengig av den valgte lagringsmetoden, er omfattende overvåking avgjørende for å sikre langsiktig integritet på stedet og forhindre CO₂-lekkasje tilbake til atmosfæren. Effektiv sporing av karbondioksid i lagringsreservoarer krever avansert teknologi og sofistikerte gassdeteksjonssystemer for å holde seg informert om bevegelse og oppførsel. Kontinuerlig og robust måling hjelper til med å oppdage potensielle anomalier og lekkasjer tidlig, og gir rask varsling slik at personell kan gripe inn og minimere miljørisiko.

Når karbonet er fanget, må beslutninger tas om karbondioksids destinasjon og midler for å få det dit. Pågående forskning og betydelige investeringer fra både offentlige og private interessenter er avgjørende for å skalere opp infrastruktur for transport- og lagring som er nødvendig for å redusere klimagassutslipp. Dette vil forbedre de teknologiske egenskapene og den økonomiske levedyktigheten til CCUS-utstyr, og lette dets utbredte bruk i industrien.

Å fange CO₂ fra industrielle prosesser er et avgjørende første trinn i CCUS verdikjede. Dens langsiktige suksess er imidlertid avhengig av å utvikle trygge, effektive og bærekraftige transport-, utnyttelses- og permanente lagringsløsninger. Gode transportmidler er rørledninger, landkjøretøy og sjøfartsmetoder, mens geologiske formasjoner er best egnet for lagring.

Effektivisering og utvikling av andre alternativer krever samordning mellom myndigheter, prosessprodusenter, forskere og lokalsamfunn for å møte de tekniske, økonomiske, regulatoriske og sosiale utfordringene. Investeringer i nye alternativer forventes å øke den positive effekten av CCUS på GHG-reduksjoner i løpet av de kommende tiårene, og hjelpe industrien med å nå ambisiøse mål med netto nullutslipp for å skape en mer bærekraftig fremtid.