Борьба с климатическими изменениями

В течение следующих пяти лет вглубь скальных образований под электростанцией Mountaineer близ Нью-Хейвена, Западная Виргиния, будет закачано полмиллиона тонн диоксида углерода. Хотя это составляет менее 0,00001% мировых и менее 2% собственных выбросов CO₂, секвестирование, начавшееся в сентябре 2009 г., знаменует собой первую коммерческую демонстрацию единственного доступного технологически согласованного решения проблемы загрязнения окружающей среды угольными электростанциями, которому готовы последовать многие предприятия в мире.
На долю угольных электростанций в США приходится 50% производимой электроэнергии и 75% электроэнергии, производимой компанией American Electric Power, говорит Ник Акинс (Nick Akins), вице-президент компании, ответственный за производство, владелец электростанции Mountaineer. Это предприятие может вырабатывать 1300 Мвт электроэнергии, что ставит его на первое место в США среди угольных электростанций как по мощности, так и по объемам выбросов углекислого газа. (США и Китай сжигают в год около 4 млрд т загрязненного каменного угля.)
В итоге все, от угольных компаний до защитников окружающей среды, расценили технологии улавливания и хранения углерода (CCS, carbon capture and storage) как решающий шаг к быстрому и значительному сокращению объема парниковых газов. Но была продемонстрирована лишь малая часть технологии улавливания углерода, и, за исключением использования CO₂ в нефтедобыче, еще меньше — по хранению углерода.
На Mountaineer для улавливания углекислого газа будет применяться технология с охлажденным аммиаком. (Две другие — это либо сжигание угля в чистом кислороде и получение струи с высоким содержанием CO₂, либо отделение CO₂ в процессе газификации угля).
Выделенный углекислый газ сжимают по крайней мере до 907 кг на 6,5 кв. см, доводя до жидкого состояния, и закачивают под землю на глубину примерно 2,44 км. На такой глубине жидкий диоксид углерода течет сквозь пустоты, прилегающие поры горных пород, медленно распространяясь с течением времени и в конечном счете реагируя с материалом пород и соляными растворами. «Мы избегаем соляных каверн и подземных ручьев, допуская течение по микроскопическим пустотам, — поясняетСюзан Ховорка (Susan Hоvorka), геолог из Техасского университета в Остине, рассказывая о технологии CCS. — Сложите все вместе, и получится большой объем». Действительно, по оценке Министерства энергетики, в недрах США можно хранить 3,9 трлн т CO₂, — а это более чем достаточно, учитывая 3,2 млрд т ежегодных выбросов крупными промышленными предприятиями.
Геологическое основание Mountaineer составляют две свиты, подстилающие относительно непроницаемые горизонты, в которых будет храниться захваченный CO₂. «Часть нашего проекта направлена на выяснение их возможностей по поглощению CO₂»,— говорит Гари Спицногль (Gary Spitznogle), управляющий CCS-технологией в American Electric Power. Как выяснилось, при таком подходе горные породы в Огайо смогли вместить меньше CO2, чем ожидалось. Компания будет контролировать распространение диоксида углерода через три специально пробуренные скважины помимо двух, предназначенных для закачки в недра CO₂.
Процесс улавливания и хранения углекислого газа может показаться совсем не сложным с химической и геологической стороны, но он дорогостоящ для промышленного производства. Только American Electric Power заплатит $ 73 млн лишь за технологию улавливания в Mountaineer и уже запросила $ 334 млн из федерального бюджета на стимулирование работ, что составляет половину всей их стоимости. Компания рассчитывает расширять проект в размерах порядка 20% от будущей эмиссии электростанции.
Несмотря на крупные расходы, Mountaineer не одинока. В США энергетические компании планируют запустить многомиллиардные электростанции с применением технологии CCS к 2011 г. Alabama Power может захоронить 150 тыс. т CO2 со своей электростанции на нефтяных месторождениях. В Китае есть несколько испытательных установок, в Исландии международная ассоциация ученых собирается закачивать CO₂ в базальтовый горизонт, где вследствие реакций будут образовываться карбонаты.
Даже если диоксид углерода будет постоянно блокирован в скальных породах, остаются другие проблемы окружающей среды, связанные с углем. В данной технологии не предусматриваются защитные меры от негативных воздействий угледобычи, особенно вскрышных работ или токсических летучих частиц золы и т.д. Более того, хотя Управление по охране окружающей среды приступило к разработке норм по регулированию закачивания CO₂ в скважины, до сих пор остается неясным, кому принадлежит пространство, состоящее из пор, а также кто несет ответственность в случае аварий, например прорыва газа наподобие гейзера.
Тем не менее при нечетком нормировании эмиссии энергетические компании готовятся к внедрению крупных проектов по использованию CCS-технологии в ближайшие десятилетия. «Наш первый проект должен быть окончательно готов к 2015 г., а к 2025 г. у нас уже будет значительное число установок на больших угольных станциях», — говорит Спицногль.
Это означает одно — высокие цены на электроэнергию. В мае 2007 г. Министерство энергетики подсчитало, что улавливание 90% CO₂ при аминовой очистке дает повышение цен с $63 до $114 и выше за мегаватт-час. Для потребителя прибавка к стоимости обойдется в $0,04 за киловаттчас: это неизбежная плата за меньшее количество парникового газа в атмосфере.
Дэвид Биелло