Karbon Yakalama Nasıl Çalışır?

Kötü bir süper dehanın havadaki tüm oksijeni emmenin bir yolunu bulduğu ve sonra onu toprağa gömdüğü bir senaryo hayal edin. Çizgi romanlardaki gibi mi geliyor? Evet, oksijenden bahsediyorsak. Ancak bilim adamları, karbon dioksit ile tam da bunu yapmanın bir yolu üzerinde çalışıyorlar. Neden havadan karbondioksit yakalarsınız? Küresel ısınmayla mücadele etmek için .

Karbondioksit (CO2), güneş ışığının Dünya'ya ulaşmasını sağlayan ancak aynı zamanda güneş ısısının bir kısmının uzaya geri yayılmasını önleyerek gezegeni ısıtan bir doğal gazdır. Bilim adamları bu ısınmaya sera etkisi diyorlar . Bu etki doğal olarak meydana geldiğinde, Dünya'yı yaşamı sürdürecek kadar ısıtır. Aslında, sera etkimiz olmasaydı, gezegenimizin ortalama sıcaklığı eksi 22 derece Fahrenheit (eksi 30 santigrat derece) [kaynak: UNEP ] olurdu. Elbette, kayak harika olabilir ama tadını çıkaramayacak kadar ölü olurduk.

Evet, karbondioksit ve sera etkisi, Dünya'nın hayatta kalması için gereklidir. Ancak fosil yakıtları yakan enerji santralleri ve ulaşım araçları gibi insan icatları, havaya fazladan CO2 salmaktadır. Bu karbondioksiti atmosfere eklediğimiz (ve eklemeye devam ettiğimiz) için, Dünya'da daha fazla ısı depolanır ve bu da gezegenin sıcaklığının yavaş yavaş yükselmesine neden olur, buna küresel ısınma adı verilir .

Karbondioksit tek sera gazı (GHG) değildir. Diğerleri su buharı, metan, azot oksit, hidroflorokarbonlar, perflorokarbonlar ve kükürt heksaflorürü içerir. Bilim adamları, insan faaliyetlerinden kaynaklanan küresel GHG emisyonlarının 1970 ile 2004 arasında yüzde 70 arttığını tahmin ediyor. Aynı dönemde sadece karbondioksit emisyonları yüzde 80 arttı [kaynak: IPCC ]. Birçok araştırmacı, karbon yakalama ve depolama sürecinin bu sayıyı sağlıklı bir düzeye indirmemize yardımcı olabileceğine inanıyor.

Karbon yakalama , karbon dioksitin emisyon kaynağında tutulmasını, bir depolama yerine (genellikle yeraltının derinliklerinde) taşınmasını ve izole edilmesini içerir. Bu, potansiyel olarak fazla CO2'yi santralden alarak daha yeşil enerji yaratabileceğimiz anlamına gelir.

Bu makalede, mevcut ve gelişmekte olan bazı karbon yakalama ve depolama yöntemlerine bakacağız. Bir cihaz havadan CO2'yi nasıl yakalayabilir? Ve dünyanın neresinde depolanıyor? Öğrenmek için okumaya devam edin.

1. Karbon Dioksitin Yakalanması: Karbon Yakalama Teknolojisi
2. Karbon Dioksit Taşıma
3. Karbon Depolama
4. Karbon Depolama Endişeleri

Karbon yakalama aslında yıllardır kullanılıyor. Petrol ve gaz endüstrileri, petrol ve gaz geri kazanımını artırmanın bir yolu olarak on yıllardır karbon yakalamayı kullandı [kaynak: CSS ]. Ancak son zamanlarda çevresel nedenlerle karbonu yakalamayı düşünmeye başladık.

Şu anda, çoğu araştırma, insan yapımı CO2 emisyonlarının çoğunluğunun kaynağı olan fosil yakıtla çalışan enerji santrallerinde karbon yakalamaya odaklanıyor. Bu santrallerin çoğu enerji üretmek için kömüre güveniyor ve kömürün yanması atmosfere CO2 yayar. Bazı araştırmacılar, tüm yeni enerji santrallerinin karbon yakalama kullandığı bir gelecek tasavvur ediyor.

Karbon yakalama ve depolamanın (CCS) üç ana adımı vardır: CO2'yi diğer gazlardan yakalamak ve ayırmak, yakalanan bu CO2'yi bir depolama yerine taşımak ve bu CO2'yi atmosferden uzakta (yeraltında veya okyanusun derinliklerinde) depolamak. . Bindirme ve ayırma sürecine daha ayrıntılı bir göz atalım:

Karbon, bir enerji santrali kaynağından üç temel yolla alınır - yanma sonrası, yanma öncesi ve oksi-yakıt yakma. Bir fosil yakıtlı elektrik santrali, buhara dönüşen ısı üreten fosil yakıtı (kömür, petrol veya doğal gaz) yakarak güç üretir . Bu buhar, bir elektrik jeneratörüne bağlı bir türbini döndürür . Türbin yanmasını döndüren sürece diyoruz .

Yanma sonrası karbon yakalama ile, fosil yakıt yakıldıktan sonra CO2 tutulur. Fosil yakıtların yakılması, CO2, su buharı, kükürt dioksitler ve azot oksitleri içeren baca gazları adı verilen bir şey üretir. Bir yanma sonrası süreçte, CO2 baca gazlarından ayrılır ve tutulurfosil yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan olay. Bu işlem şu anda CO2'yi doğal gazdan çıkarmak için kullanılmaktadır. Bu işlemi kullanmanın en büyük yararı, bir bacadan veya bacadan yukarı çıkarken CO2'yi hapsetmeye yardımcı olan bir "filtre" ekleyerek eski enerji santrallerini güçlendirmemize olanak sağlamasıdır. Bu filtre aslında karbondioksiti emen bir çözücüdür. Çözücü daha sonra ısıtılabilir, bu da su buharını serbest bırakacak ve arkasında konsantre bir CO2 akışı bırakacaktır. Yanma sonrası karbon yakalama, bir enerji santralinin karbon emisyonlarının yüzde 80 ila 90'ının atmosfere girmesini önleyebilir [kaynak: GreenFacts ]. Ancak yanma sonrası süreç, gazı taşımaya yetecek kadar sıkıştırmak için çok fazla enerji gerektirir.

Yakma öncesi karbon yakalama ile CO2, fosil yakıt yakılmadan önce tutulur. Bu, CO2'nin diğer baca gazları tarafından seyreltilmeden önce hapsedildiği anlamına gelir. Kömür, petrol veya doğal gaz, saf oksijende ısıtılarak karbon monoksit ve hidrojen karışımı elde edilir. Bu karışım daha sonra bir katalitik konvertörde buharla işlenir, bu da daha sonra karbon dioksit ile birlikte daha fazla hidrojen üretir. Bu gazlar bir şişenin dibine beslenir. Şişedeki gazlar doğal olarak yükselmeye başlayacak, bu nedenle amin adı verilen bir kimyasaltepesine dökülür. Amin CO2 ile bağlanır ve şişenin dibine düşer. Hidrojen şişeden yukarı ve dışarı yükselmeye devam eder. Daha sonra amin/C02 karışımı ısıtılır. CO2 toplama için yukarı çıkar ve amin yeniden kullanım için aşağıya düşer [kaynak: Allen ]. Fazla hidrojen, diğer enerji üretim süreçleri için de kullanılabilir.

Yanma öncesi karbon yakalama, halihazırda doğal gaz için kullanılmaktadır ve yanma sonrası karbondan çok daha yüksek konsantrasyonda CO2 sağlar. Ön yanma işleminin maliyeti daha düşüktür, ancak bu, eski enerji santrali jeneratörleri için bir güçlendirme değildir. Yanma sonrası olduğu gibi, yanma öncesi karbon yakalama, bir enerji santralinin emisyonlarının yüzde 80 ila 90'ının atmosfere girmesini önleyebilir [kaynak: GreenFacts ].

Oksi-yakıt yakma karbon yakalama ile , santral oksijende fosil yakıtı yakar. Bu, çoğunlukla buhar ve CO2 içeren bir gaz karışımı ile sonuçlanır. Buhar ve karbon dioksit, gaz akımının soğutulması ve sıkıştırılmasıyla ayrılır. Bu teknik için gereken oksijen maliyetleri artırır, ancak araştırmacılar bu maliyeti düşürme umuduyla yeni teknikler geliştiriyorlar. Oksi-yakıt yanması, bir enerji santralinin emisyonlarının yüzde 90'ının atmosfere girmesini önleyebilir [kaynak: GreenFacts ].

Karbon yakalandıktan sonra, bir depolama yerine nasıl taşınır? Öğrenmek için okumaya devam edin.

Emisyonsuz Arabalar için Karbon Yakalamanın Kullanılması

Georgia Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, sıfır emisyonlu bir araba yaratmanın bir yolunu bulduklarını düşünüyorlar - bir tane fosil yakıt ve karbondioksit emisyonu yok. Hidrojen ve CO2'yi ayırmak için yerleşik işlemcilere sahip hidrojenle çalışan arabaları öngörüyorlar. Geri dönüştürülmüş hidrojen araca güç sağlamaya devam ederken, CO2 bir yakıt istasyonunda çıkarılıncaya kadar sıvı halde depolanacaktı. Araştırmacılar, otomobilin motorunun CO2'yi de geri dönüştüreceği uzun vadeli bir strateji üzerinde çalışıyor ve bir kapalı döngü sistemi [kaynak: Georgia Tech ] yaratıyor.

Karbondioksit (CO2) yakalandıktan sonra, bir sonraki adım onu ​​bir depolama alanına taşımaktır. CO2'yi taşımanın mevcut yöntemi bir boru hattından geçiyor. Boru hatları onlarca yıldır kullanılmaktadır ve boru hatlarından her gün büyük miktarda gaz, petrol ve su akmaktadır. Karbondioksit boru hatları ABD altyapısının mevcut bir parçasıdır - aslında bugün ABD'de çoğunlukla petrol üretimini artırmak için 1.500 milden (2.414 km) fazla CO2 boru hattı vardır [kaynak: IPCC ]. Bir boru hattını hemen hemen her yere - yeraltı veya su altına - birkaç fit ile bir mil arasında değişen derinliklerde yerleştirebilirsiniz.

Bir CO2 boru hattı genellikle yakalama kaynağında başlar ve doğrudan depolama sahasına gider - ancak bazı durumlarda boruda gidebildiği kadar uzağa gidebilir, ardından yolculuğunu bitirmek için bir tankere veya gemiye geçebilir. Her şey kaynağın, boru hattının ve depolama sahasının bulunduğu yere bağlıdır. Hem kamu hem de özel sektör boru hatlarına sahip olabilir.

Boru hatları CO2'yi üç durumda taşıyabilir: gaz, sıvı ve katı. Katı CO2 genellikle kuru buz olarak bilinir ve CO2'yi katı olarak taşımak uygun maliyetli değildir. Boru hatları genellikle karbondioksiti gaz halinde taşır. Bir kompresör gazı boru hattından "iter". Bazen bir boru hattında gazı hareket ettirmek için aralıklı kompresörler bulunur. CO2 temiz (hidrojen sülfür içermemeli) ve kuru olmalıdır. Aksi takdirde, karbon manganlı çelikten yapılmış tipik bir boru hattını aşındırabilir. Henüz, "boru hattı kalitesi" karbondioksit için geçerli bir standart yok, ancak uzmanlar paslanmaz çelikten inşa edilen boru hatlarının daha düşük korozyon riskine sahip olacağını söylüyor. Ancak bu, sadece CO2 için yepyeni boru hatları inşa etmemiz gerekeceğinden ekonomik olmayabilir.

Onlarca yıllık kullanımda bulduğumuz gibi, boru hatlarıyla ilgili kazalar nadirdir. 1986'dan 2006'ya kadar sadece 12 CO2 boru hattı sızıntısı meydana geldi ve hiçbir insan yaralanması rapor edilmedi. Aynı dönemde 5.000'den fazla kaza ve 107 ölüme neden olan doğal gaz ve tehlikeli sıvı boru hatlarıyla karşılaştırın [kaynak: Parfomak ]. Tabii ki, karbondioksit boru hattı kazalarının nadir olmasının bir nedeni, kullanımda o kadar çok CO2 boru hattına sahip olmamamızdır. Boru hatlarının sayısı arttıkça kazaların artması muhtemeldir. CO2 kokusuz ve renksiz olduğundan, gaza bir koku eklemek sızıntıları tespit etmeye yardımcı olabilir. Ne olursa olsun, uzmanlar herhangi bir etkiyi en aza indirmek için düşük nüfuslu bölgelerde boru hatları inşa edilmesini tavsiye ediyor.

Boru hattı maliyetleri, boru hattının güzergahına bağlı olarak dalgalanır (yoğun sıkışık alanlar, dağlar, açık deniz yoluyla). Karbondioksiti, gemiler veya tankerler kullanarak sıvı olarak taşımak da mümkündür. Sıvı CO2, düşük basınç ve sabit bir düşük sıcaklık gerektirir, bu nedenle kargo tanklarının hem basınçlı hem de soğutulmuş olması gerekir. CO2 deposu taşıyan bir gemi veya kamyon kaza yaparsa ne olacağını merak ediyor olabilirsiniz. Ne yazık ki, konuyla ilgili çok fazla veri yok, ancak atmosfere büyük miktarda CO2 kaçarsa boğulma riski olduğunu biliyoruz. Doğal gaz ve diğer tehlikeli maddeleri taşıyan tanklarda olduğu gibi, iyi inşaat çok önemlidir. Bu ve iyi sürüş.

Karbondioksitin yeraltında veya su altında nasıl depolanabileceğini öğrenmek için okumaya devam edin.

Gezegeni Kurtar -- Geğirme

Nisan 2008'de, EV-EON adlı bir şirket, inanılmaz bir ürünle Londra sahnesine çıktı - şişelenmiş tasarım suyu, kömürle çalışan elektrik santrallerinden yakalanan CO2 ile karbonatlandı. Arkadaşlarınızı etkilemek için kendi toprak dostu suyunuzu satın almak için tükenmeden önce, "ürün"ün 1 Nisan'da piyasaya çıktığını söylemeliyiz. tartışmalı konu karbon yakalama ve depolama.

Tüm bu karbondioksiti (CO2) toplayıp naklettikten sonra, onu koyacak bir yere ihtiyacımız olacak. Ama nerede? Bir çeşit dev depolama biriminde mi? Çölde devasa bir tank mı? CO2 atıklarımızı tutmak için daha fazla çöp sahasına ihtiyacımız olacak mı?

Merak etmeyin, tüm bu soruların cevabı "hayır". CO2'yi depolamak için bulduğumuz iki yer var - yer altı ve su altı . Aslında tahminler, gezegenin 10 trilyon tona kadar karbondioksit depolayabileceğini gösteriyor. Bu, insan tarafından yaratılan tüm emisyonların 100 yıllık depolanmasına izin verecektir [kaynak: Science Daily ]. (Açıkçası bundan çok daha uzun süre hayatta kalacağız.)

First, we'll talk about underground storage. The pressure found deep underground causes CO2 to behave more like a liquid than a gas. Because it can seep into the spaces in porous rocks, a great amount of CO2 can be stored in a relatively small area. Underground storage, also called geological sequestration, is already in use by the oil and gas industries to squeeze out extra oil or gas from depleted reservoirs. Oil and gas reservoirs are well suited to store CO2 as they consist of layers of porous rock formations that have trapped oil and gas for years. Geological sequestration involves injecting CO2 into underground rock formations below the Earth's surface. These natural reservoirs have overlying rocks that form a seal, keeping the gas contained. There can be risks to underground storage, though, and we'll discuss those a bit later.

Basalt formations(volcanic rock) also appear to be suitable for storing CO2. In fact, basalt is one of the most common types of rock in the Earth's crust -- even the ocean floor is made of basalt [source: USGS]. Researchers have found that when they inject CO2 into basalt, it eventually turns into limestone -- essentially converting to rock. The Pacific Northwest National Laboratory in Washington State currently has a team devoted to running a pilot project to test basalt carbon storage [source: MSNBC].

Another project, called CO2 Sink, is testing geological sequestration in a location near Berlin, Germany. The project, started in 2004, aims to create a standard for CO2 injection. After injecting CO2 into a sandstone reservoir, scientists will actively study the area for long-term integrity and safety, leakage concerns, and movement of the CO2 within the reservoir [source: CO2Sink]. Also, the Sleipner gas field offshore in Norway has been injecting carbon dioxide into the sea floor since 1996 [source: Solomon].

In addition to underground storage, we're also looking at the ocean for permanent CO2 storage. Some experts claim that we can safely dump CO2 directly into the ocean -- provided we release it at depths greater than 11,482 feet (3500 meters). At these depths, they think the CO2 will compress to a slushy material that will fall to the ocean's floor. Ocean carbon storage is largely untested, and there are many concerns about the safety of marine life and the possibility that the carbon dioxide would eventually make its way back into the environment. For more information on this topic, read Can we bury our CO2 problem in the ocean? .

Next, we'll look at some of these concerns in more detail and find out if carbon ca­pture and storage is a viable solution for our future.

Is there anything baking soda can't do?

One more option for storing excess carbon dioxide is, strangely enough, baking soda. A company called SkyMine is already doing it. Once they sequester the CO2 from other gases and by-products, SkyMine injects it with salt and water (sodium hydroxide). This chemical reaction forms baking soda -- a compound handy for everything from baking a delicious cake to brushing your teeth. To find out more about baking soda and the SkyMine project, check out our article Can Baking Soda Save the Environment? .

Although carbon capture and storage may seem like a miracle solution, it's not without concern or controversy. To begin, it's important to remember that carbon capture and storage (CCS) is not a license to continue emitting CO2 into the atmosphere. We need to use CCS in addition to other emission-reduction efforts. However, CCS provides a way to clean up our existing power plants.

Opponents of CCS believe that, while it may be viable, the focus is all wrong. They argue that we should be coming up with ways to wean ourselves off fossil fuels instead of spending time and money on ways to continue using fossil fuels. According to the environmental group Greenpeace , widespread deployment of CCS isn't even possible until at least 2030.

Another drawback? Current CCS technologies actually require a lot of energy to implement and run -- up to 40 percent of a power station's capacity [source: Greenpeace]. Additionally, if we transport that captured CO2 by truck or ship, those vehicles will require fuel. And, the burning of fossil fuels is what got us into this predicament in the first place.

Creating a CCS-enabled power plant also requires a lot of money. For example, the United States has its own CCS project in the works. FutureGen hopes to build the first coal-fueled zero-emissions power plant. Its goal is to create a power plant that runs on coal but stores carbon emissions underground. The plant would power 150,000 homes and generate 275 megawatts of electricity [source: FutureGen]. Private partnerships and federal monies helped support the project. But President Bush pulled support when projected costs topped $1.8 billion. The government had already sunk $50 million into the project when it pulled its backing [source: Wald]. FutureGen continues to seek private and federal funding today.

The biggest concern with CCS, though, is the environmental risk. What happens if the carbon dioxide leaks out underground? We can't really answer this question. Because the process is so new, we don't know its long-term effects. Proponents, however, point to the Sleipner gas field, which has been in operation for more than 10 years without any detectable underground leakage.

What if the carbon dioxide leaks out in the ocean? We do have a little bit of knowledge on this one. In 1986, a natural volcanic eruption of carbon dioxide from a lake in Cameroon killed nearly 2,000 people. They died of asphyxiation from being in close vicinity to the release of CO2. These numbers don't even take into account the death toll of marine life that called the lake home [source: BBC].

Sudaki fazla CO2'nin bir başka etkisi de artan asitliktir. Okyanus aslında atmosferden CO2'yi emer - karbon yutağı olarak bilinen bir fenomen . Bilim adamları yakın zamanda bazı okyanusların geçmişte olduğu kadar CO2 emmediğini keşfettiler. Özellikle Güney Okyanusu, artık bilim adamlarını alarma geçiren bir gerçek olan karbondioksiti emmiyor. İnsan emisyonlarından kaynaklanan aşırı CO2, batmak yerine okyanusların yüzeyinde kalıyor gibi görünüyor. Ve bir okyanus yüzeyi ne kadar çok CO2 emerse, o kadar asidik hale gelir [kaynak: Rincon ]. Yüksek su asitliği deniz yaşamını olumsuz etkiler. Örneğin, deniz canlılarının kabuklarını inşa etmek için ihtiyaç duydukları hayati kalsiyum karbonat miktarını azaltır.

Karbon yakalama ve depolamanın sera etkisini hafifletmeye ve iklim değişikliğini yavaşlatmaya yardımcı olup olmayacağı konusunda hala birçok soru var. Ancak kesin olan bir şey var: karbondioksit emisyonları dünya çapında bir sorun.

Karbon hakkında daha fazla bilgi için bir sonraki sayfadaki bağlantılara gidin.

Sahte Ağaçlar Havadaki Karbonu Ayırıyor

CCS'de umut vadeden bir diğer gelişme, CO2'yi bir elektrik santrali kaynağından ziyade doğrudan havadan hapsetmeyi içerir. Bu, CO2'yi yakalamak ve daha sonra - muhtemelen yüzlerce kilometre - depolamaya taşımak yerine, bir depolama alanına daha yakın bir yerde yakalayabileceğimiz anlamına geliyor.

Bu teknolojinin yaratıcısı Klaus Lackner, kızının bilim fuarı projesinden ilham aldı. Havadaki karbondioksiti temizleyip temizleyemeyeceğini görmek istedi ve bir akvaryum pompası ve bir kalsiyum hidroksit ve sodyum hidroksit çözeltisi kullanarak başardı. Lackner, deneyi büyük ölçekte denemeye karar verdi. Geçen yıl çalışan bir prototip ortaya çıkardı. Önümüzdeki dört yıl içinde ticari bir versiyonun hazır olmasını umuyor. Karbondioksit temizleyicilerini büyük sentetik ağaçlar olarak tasavvur ediyor ve manzarayı yel değirmenleri gibi noktalıyor [kaynak: Meisel ].

İlk Yayınlanma: 9 Tem 2008

Karbon yakalama nedir?

Karbon yakalama ve depolama etkili midir?

Karbon yakalama çevre için iyi midir?

Karbon yakalama teknolojisi var mı?

Karbon yakalamanın dezavantajları nelerdir?

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı