Bästa praxis för transport och lagring av koldioxid

Att hantera industriella utsläpp med hjälp av CCUS blir allt vanligare för att förhindra utsläpp av den skadliga växthusgasen CO₂ i atmosfären. Dessa metoder är särskilt attraktiva eftersom de gör att processer med stora koldioxidutsläpp kan uppfylla lagstiftade mål. De är särskilt värdefulla när möjligheterna att minska växthusgasutsläppen genom förbättrad processeffektivitet eller förnybara energikällor är begränsade.

Även om mycket fokus läggs på att utveckla effektiva metoder för koldioxidinfångning finns det gott om aktivitet även nedströms i värdekedjan. Efter att koldioxid har fångats in måste den komprimeras, ibland till flytande form. Sedan kan den transporteras säkert till en noggrant utvald plats där den används eller lagras. I denna process måste man ta hänsyn till flera faktorer, såsom avstånd, geografi, befintlig infrastruktur, miljöpåverkan och transportkostnad.

I nuläget är det tre primära transportsätt som dominerar landskapet: rörledningar, vägfordon och fartyg. Var och en av dessa metoder är bättre lämpad för vissa tillämpningar och mindre bra för andra. Oavsett vilket transportsätt som används behövs innovativa lösningar och robust infrastruktur för att upprätta fungerande logistik som kan garantera att CCUS blir en framgångsrik strategi för att minska utsläpp på lång sikt.

Rörledningar är det mest etablerade och ofta det mest ekonomiskt bärkraftiga alternativet för att transportera stora volymer CO₂ långa sträckor, särskilt på land. I vissa fall kan befintliga naturgasledningar användas till transport av koldioxid – en kostnadseffektiv lösning som utnyttjar befintlig infrastruktur. Detta tillvägagångssätt ger också lägre miljöpåverkan eftersom man inte behöver bygga nya anläggningar.

Att återanvända rörledningar för koldioxidtransport kräver dock noggranna riskutvärderingar. Det kan krävas modifieringar för att göra rörledningarna kompatibla med denna förenings olika egenskaper, främst dess korrosiva natur och behovet av ett högre tryck. Naturgasledningar är ofta begränsade till 90 bar (1 300 psi), men koldioxid kräver ibland upp till 150 bar (2 175 psi) om den ska transporteras långa sträckor.

Lastbilar och järnväg är ett flexibelt alternativ för transport av mindre volymer CO₂, särskilt kortare sträckor och i områden där rörinfrastrukturen är begränsad. Deras mångsidighet gör dem lämpade för att transportera koldioxid mellan infångningsplatser och lokala lagringsanläggningar. De kan också hämta mindre volymer från olika källor och leverera dem till centrala hubbar så att de kan ingå i större leveranser. Att använda vägfordon till CO₂-transport blir dock kostsamt på längre sträckor, särskilt när det gäller lastbilar som också bidrar till trängsel i trafiken och dieselutsläpp.

För att säkerställa säker och effektiv transport av koldioxid krävs efterlevnad av regelverk och renhetsstandarder. Även om specifika regelverk varierar mellan olika regioner klassas koldioxid som ett farligt material i höga koncentrationer. Transporten av den omfattas av bestämmelser som liknar dem som reglerar naturgas i varje region. Dessa bestämmelser för säker hantering tar upp rörledningars integritet, förebyggande av läckage och rutiner för nödsituationer.

Dessutom är CO₂-renhet avgörande, både för slutanvändning och transportsäkerhet. Orenheter som vatten, vätesulfid och kväveoxider kan orsaka kemiska reaktioner, korrosion och produktbrister.

När den väl har levererats måste koldioxiden antingen användas i en industriell process eller lagras på ett säkert sätt så att den inte släpps ut i atmosfären. De vanligaste lagringsplatserna är ihåliga geologiska formationer, även om intresset för bindning under havsbottnen blir allt större.

När man lagrar koldioxid i geologiska formationer pumpas den ner djupt under jorden, ofta mer än en kilometer under grundvattennivån, i noggrant utvalda och övervakade anläggningar. De utvalda platserna är i regel befintliga underjordiska reservoarer, till exempel utarmade olje- och gasfält, djupa salthaltiga grundvattenmagasin och kolflöts där inget kol kan brytas. Dessa porösa bergartsformationer har vanligtvis ett ”lock” av en icke-porös takbergart som förhindrar CO₂-läckage.

Lagring under jord är en säker metod för att binda koldioxid i tusentals år.U.S. Geological Survey (USGS) uppskattar att USA har geologiska formationer för att lagra cirka 3 000 gigaton koldioxid. För att välja lämpliga lagringsplatser krävs dock omfattande geologiska undersökningar och geologisk modellering för att säkerställa formationernas integritet. Denna process syftar också till att minimera potentiella risker, som ökad seismisk aktivitet och påverkan på grundvattenresurser.

Även om geologisk lagring är det mest bärkraftiga alternativet under en överskådlig framtid fortsätter forskare att utforska alternativa metoder. Mineralkarbonatisering efterliknar till exempel naturliga geologiska processer där koldioxid mineraliseras med grundämnen i jorden för att bilda stabila karbonatmineraler och effektivt kapsla in koldioxiden under lång tid. Även om långtidslagring är lovande kräver denna metod betydande mängder energi och det finns hinder i form av kostnader, skalbarhet och tillgång till resurser.

Alternativt kan koldioxid pumpas ner i bergartsformationer under havsbottnen. Nordsjön i Europa har till exempel potential att lagra cirka 100 miljarder ton koldioxid i sina vidsträckta sandstenslager. Detta kan likställas med all koldioxid som släpps ut i världen under nästan tre års tid.

Exakt mätning och övervakning med rätt instrumentering är avgörande genom hela CCUS-kedjan för att säkerställa processeffektivitet, säkerhet och miljömässig integritet. Under transport måste koldioxidens tryck, temperatur, flöde och kvalitet mätas i rörledningar och på terminaler för att garantera säker transport och exakt custody transfer.

Oavsett vilken lagringsmetod som väljs är omfattande övervakning avgörande för att säkerställa långsiktig anläggningsintegritet och förhindra att CO₂ läcker tillbaka ut i atmosfären. Effektiv övervakning av koldioxid i lagringstankar kräver avancerad teknik och utvecklade gasdetekteringssystem som tillhandahåller information om hur koldioxiden rör sig och beter sig. Kontinuerlig och robust mätning bidrar till att potentiella avvikelser och läckage upptäcks tidigt och gör att personalen får varningar snabbt så att de kan ingripa och minimera miljörisker.

När koldioxiden väl har fångats in måste man fatta beslut om vart den ska transporteras och hur. Fortlöpande forskning och betydande investeringar från både offentliga och privata intressenter behövs för att skala upp den infrastruktur för transport och lagring som krävs för att minska växthusgasutsläppen. Detta kommer att förbättra CCUS-utrustningens tekniska kapacitet och ekonomiska bärkraft, vilket förenklar en utbredd implementering av tekniken i industrin.

Att fånga in CO₂ från industriella processflöden är ett första avgörande steg i värdekedjan för CCUS. För att detta ska vara framgångsrikt på lång sikt krävs säkra, effektiva och hållbara lösningar för transport, användning och permanent lagring. De främsta kandidaterna för transport är rörledningar, vägfordon och sjötransport, medan geologiska formationer är bäst lämpade för lagring.

För att förbättra effektiviteten och utveckla andra alternativ krävs samordning mellan regeringar, processtillverkningsföretag, forskare och samhällen för att hantera tekniska, ekonomiska, regleringsmässiga och sociala utmaningar. Investeringar i dessa delar väntas dock leda till att CCUS-teknik får en positiv inverkan på växthusgasutsläpp de kommande årtiondena, vilket kan hjälpa industrin att uppnå ambitiösa nettonollmål för att skapa en mer hållbar framtid.