Биоэнергетика с использованием технологии улавливания и хранения углерода (BECCS)

Биоэнергетика с использованием технологии улавливания и хранения углерода (BECCS)

Биоэнергетика с использованием технологии улавливания и хранения углерода (BECCS) или как ещё называют Био-CCS или Био-УХУ — является технологией смягчения воздействия на климат выбросов парниковых газов, использование которой даёт отрицательный выброс углерода в атмосферу, благодаря комбинированию использования биомассы с геологическим улавливанием и хранением углерода.[1] В Четвёртом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) было отмечено (подчеркнуто), что BECCS является одной из ключевых технологий для достижения в атмосфере низкой концентрации оксида углерода.[2] По оценкам Королевского общества негативные выбросы которые могут быть переработаны BECCS эквивалентны от 50 до 150 ppm снижение глобальной атмосферной концентрации двуокиси углерода[3] и согласно подсчётам Международномого энергетического агентства(МЭА), проект «Голубая карта» по смягчению последствий изменения климата требует переработки с помощью BECCS к 2050 году более чем 2 гигатонн негативних выбросов.[4] Понятие BECCS взято из интеграции отраслей переработки биомассы или био-электростанций с улавливанием и хранением углерода. BECCS является одной из форм где углерода изымается, наряду с использованием таких технологий как биоугль, улавливания углерода и захоронения биомассы.[5]

Содержание

Негативные выбросы

Carbon flow

Основной привлекательность BECCS заключается в его способности привести к отрицательным выбросам СО2. Улавливание углерода при использовании биоэнергетических источников позволяет эффективно удаляет CO2 из атмосферы.[6] Био-энергию получают из биомассы, которая в свою очередь является возобновляемым источником энергии и служит в качестве поглотителя углерода в процессе своего роста. Во время производственных процессов, биомасса сжигается или перерабатывается с выбросом CO2 в атмосферу. Таким образом, процесс приводит к чистому нулевому уровню выбросов СО2, это может быть как положительно так и отрицательно изменено в зависимости от выбросов углекислого газа связанных с ростом биомассы, транспортировки и обработки, см. ниже в разделе экологическихесоображения.[7] Улавливание и хранение углерода (технология УХУ) служит(используется) для перехвата выброса CO2 в атмосферу и перенаправления его в геологические хранилища.[8] Освобождение углерода из биомассы происходит не только на био-электростанциях, но и также в целлюлозно-бумажной промышленности и при производстве биотоплива, таких как биогаз и биоэтанол. Поэтому технология BECCS также может быть использована и для этих промышленных процессов.[9]

Утверждается, что с помощью технологии Био-УХУ, углерод остается в захоронении в геологических образованиях на очень длительный период времени, в то время как например дерево хранит свои запасы углерода только при его жизни. В своём отчётном докладе МГЭИК о результатах наблюдения при использования техники CCS показывают, что доля сохраняющиеяся углерода в геологических пластах, вероятно, превысит 99 % в течение более чем 1000 лет. По сравнению с другими типами поглотителей углерода, таких как океан, деревья и почва, технология BECCS, вероятно, обеспечит лучшую стабильность.[10]

Количество CO2, которое было выпущено на сегодняшний день считается слишком большим, чтобы быть в состоянии поглощеным обычными поглотителями, такими как деревья и почва для достижения низких целей по сокращению выбросов[11]. К кроме накопленным в настоящее время выбросам, в течение этого столетия будет добавленно значительные количество будущих выбросов, даже при самых высоких амбициях и сценариях с низким уровнем выбросов . Поэтому BECCS предлагаеться в качестве технологии для разворота тенденции выбросов СО2 в атмосферу и создания глобальной системы негативных выбросов[1][2][11][12][13]. Это означает, что выбросы не только будут равны нулю, а даже станут отрицательными, в таком случае не только выбросы, но и абсолютное количество СО2 в атмосфере будет сокращено.

Carbon mitigation target cost

Application

Источник CO2 Источник Сектор
Электростанции При сжигании биомассы или биотоплива в паре или газе генераторов выброс СО2 происходит в качестве побочного продукта Энергия
Тепловые электростанций Сжигание биотоплива при производстве тепла выбрасывает СО2 в качестве побочного продукта. Обычно используется для централизованного теплоснабжения Энергия
Целлюлозно-бумажной промышленности
  • CO2 производится в котлах-утилизаторах
  • CO2 производится в печах для обжига извести
  • Для технологий газификации, СО2 образуется в ходе газификации чёрного щёлока и биомассы, таких, как кора дерева и древесных.
  • Огромные объёмы СО2 также выпускаются при сжигании синтез-газа, продуктов газификации, в комбинированном процессе цикла
 Промышленность
Производство этанола Ферментация биомассы, таких как сахарный тростник, пшеница или кукуруза выброс СО2 происходит в качестве побочного продукта Промышленность
Производство биогаза При производстве биогаза в процессе модернизации, СО2 выделяется из метана при получении более высокого качества газа Промышленность

Технологии

Для улавливания СО2 из биотических источников обычно используются те же технологии, как и для улавливания двуокиси углерода из традиционных источников ископаемых видов топлива. В целом, существуют три различных типа технологий: после сжигания, до сжигания, сжигание обогащенного кислородом топлива.[14]

Политика

На основе действующего Киотского протокола, проекты по улавливанию и хранению углерода считаются не применимыми как инструмент по сокращению выбросов, и которые могли бы быть использованы для Механизма чистого развития (МЧР) или для совместного осуществления (СО)[15]. Признавая технологии CCS как инструмент по сокращению выбросов имеет жизненно важное значение для осуществления внедрения таких установок, так как нету других финансовых мотивов для внедрения таких систем. Все больше растёт поддержка, чтобы CCS и BECCS были включены в протокол. Были проведены исследования, отчёты которых показывают как это можно осуществить это, отчеты касаются в том числе и BECCS.[16]

Экологические соображения

Некоторые из экологических соображений и другие опасения относительно широкого внедрение BECCS аналогичны тем что существуют для CCS. Однако, большая часть критики по отношению к CCS является то, что это может усилить зависимость от истощаемых источников ископаемых видов топлива и экологически агрессивной добычи угля. Но это не касаеться BECCS, так как это технология основана на возобновляемой биомассе. Существуют, однако, другие факты, которые связаны с BECCS и это опасения, связанные с возможным увеличением использования биотоплива.

Производство биомассы характеризуется спектром устойчивых ограничений, таких как: нехватка пахотных земель и пресной воды, утрата биологического разнообразия, конкуренция с производством продуктов питания, вырубка леса и нехватка фосфора.[17] Очень важно убедиться, что биомасса используется таким образом, чтобы максимально увеличить использование энергии и пользы для климата. Некоторые предложеные сценарии развертывания систем BECCS подверглись критике, в тех случаях где будет возникать сильная зависимости от возрастающего поступления биомассы.[18]

Эти системы могут иметь другие побочные эффекты. Однако в настоящее время нет необходимости расширять использование биотоплива в энергетических или промышленных целях для обеспечения развертывания BECCS. Уже на сегодняшний день существует значительное количество выбросов СО2 с производств работающих на биомассе, которые и могут быть использованы для BECCS. Хотя, по возможным сценариям будущего для системы био-энергии, это может быть важным фактором.

Процесс BECCS позволяет собрать и хранить выпущенный СО2 непосредственно из атмосферы, а не из ископаемых видов источников. Это означает, что любые возможные выбросы из хранилища могут быть восполнены и восстановлены простым повторением BECCS-процесса. Стоит отметить что это невозможно только с CCS, так как CO2, выбрасываемое в атмосферу не может быть восстановлено путем сжигания ещё большего количества ископаемого вида топлива с CCS.

См. также

Литература

  1. ↑ 1 2 Obersteiner, M., Azar, C., Kauppi, P., Möllersten, K., Moreira, J., Nilsson, S., Read, P., Riahi, K., Schlamadinger, B., Yamagata, Y., Yan, J., and van Ypersele, J. P.: (2001)«Managing climate risk», Science, 294(5543), 786—787.
  2. ↑ 1 2 Fischer, B.S., N. Nakicenovic, K. Alfsen, J. Corfee Morlot, F. de la Chesnaye, J.-Ch. Hourcade, K. Jiang, M. Kainuma, E. La Rovere, A. Matysek, A. Rana, K. Riahi, R. Richels, S. Rose, D. van Vuuren, R. Warren, (2007)«Issues related to mitigation in the long term context», In Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Inter-governmental Panel on Climate Change [B. Metz, O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge.
  3. ↑ Geoengineering the climate: science, governance and uncertainty. The Royal Society (2009). Архивировано из первоисточника 9 августа 2012. Проверено 22 августа 2010.
  4. ↑ IEA Technology Roadmap Carbon Capture and Storage 2009. OECD/IEA (2009). Проверено 22 октября 2010.
  5. ↑ Rhodes, S. (2008). «Biomass with Capture: Negative Emissions Within social and Environmental Constraints» (PDF) (Climatic Change) (87): 321–328. Проверено 2009-09-05.
  6. ↑ Read, Peter; Lermit, Jonathan (2005).«Bio-Energy with Carbon Storage (BECS): a Sequential Decision Approach to the threat of Abrupt Climate Change». Energy (International Energy Workshop) 30 (14): 2654—2671. Retrieved 2009-09-05
  7. ↑ Cassman, Kenneth G. (2007).«Food and fuel for all: realistic or foolish?» Biofuels Bioproducts and Biorefining 1: 1. Pp 18-23 doi:10.1002/bbb.3
  8. ↑ Möllersten, K., Yan, J. and Moreira, J. R.: (2003)«Potential market niches for biomass energy with CO2 capture and storage: Opportunities for energy supply with negative CO2 emission.» Biomass and Bionenergy, 25, pp 273—285
  9. ↑ Möllersten K., Zuzana, C. and Obersteiner, M.: (2003)«Potential and cost-effectiveness of CO2 reductions through energy measures in Swedish pulp and paper mills», Energy, 28, pp 691—710. doi:10.1016/S0360-5442(03)00002-1
  10. ↑ IPCC, (2005)«Chapter 5: Underground geological storage» IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. De Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp195-276.
  11. ↑ 1 2 Hare, B., and Meinshausen, M.: (2006)«How much warming are we committed to and how much can be avoided?» Climatic Change, 75, pp 111—149.
  12. ↑ Azar, C., Lindgren, K., Larson, E.D. and Möllersten, K.: (2006)«Carbon capture and storage from fossil fuels and biomass — Costs and potential role in stabilising the atmosphere», Climatic Change, 74, 47-79.
  13. ↑ Knopf, Brigitte, et al. D-M2.6:Report on first assessment of low stabilisation scenarios. Project deliverable: Adaptation and Mitigation Strategies: Supporting European Climate Policy, Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), 2008.
  14. ↑ IPCC, (2005)«Chaper 3: Capture of CO2» IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. De Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp 105—178.
  15. ↑ Emission Trading Scheme (EU ETS) from ec.europa.eu
  16. ↑ Grönkvist, S., Möllersten, K. and Pingoud, K.: (2006)"Equal opportunity for Biomass in Greenhouse gas accounting for CO2 capture and storage: A step towards more cost-effective climate change mitigation regimes, " Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 1083—1096.
  17. ↑ Ignacy, S.: (2007) «The Biofuels Controversy», United Nations Conference on Trade and Development, 12
  18. ↑ Mongabay: (Nov 2007), «Carbon-negative bioenergy to cut global warming could driver deforestation: An interview on BECS with Biopact’s Laurens Rademakers», http://news.mongabay.com/2007/1106-carbon-negative_becs.html, Retrieved 2009-09-07.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Полезное



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»