二酸化炭素回収技術の有望な未来

の将来 二酸化炭素貯留 明るく見えます。 

化石燃料の使用をなくす能力は、地球温暖化を劇的に減らす可能性を秘めています。 しかし、このテクノロジーを前進させる重要な要素は何でしょうか?

燃焼前回収

CCUS としても知られる燃焼前の回収と貯蔵は、電力産業における炭素排出量を削減するための有望な新技術です。 

この技術は、化石燃料が燃焼する前に二酸化炭素を隔離するために使用されます。 その過程で、燃料は水素と CO2 に分解され、貯蔵または再利用のために取り出されます。 

CCUS の最も一般的なアプリケーションは、発電業界です。 ただし、この技術を使用すると、多くの産業プロセスも可能になります。

燃焼後の回収と比較して、燃焼前の回収は効率が高く、エネルギー要件が低くなります。 これは、最新世代の石炭火力発電所に特に役立ちます。 この技術には追加の設備投資が必要ですが、大規模で固定的な排出源にとっては費用対効果の高いオプションです。

燃焼前回収は、新設の発電所に実装することも、既存の発電所に後付けすることもできます。 この技術を使用して、CO2 は化学溶剤を使用して煙道ガスから分離されます。 

溶媒が再生されたら、混合物をストリッパーに通してガスから CO2 を除去します。 排気が分離された後、パイプラインまたは船で貯蔵場所に輸送できます。

燃焼前回収システムを利用するもう 2 つの利点は、回収した COXNUMX を地下深くの貯留場所に輸送できることです。 

この方法は、枯渇した炭層や油田で利用できます。 これらの地中貯留サイトには、多孔性であるという利点があり、CO2 の永久貯留の実行可能な選択肢となります。

ストレージのオプションとテクノロジー

全 数々の技術 特定の施設に最適な CO2 貯留方法を決定する際に選択します。 これらには、液体貯蔵、地中貯蔵、固体貯蔵などがあります。 これらのオプションはすべて、地球温暖化の削減に役立つように展開できます。 後者については、塩類層と石油田が貯蔵に適しています。

その他のいくつかの潜在的な貯留オプションには、貯水池または帯水層での CO2 の地層貯留の使用が含まれます。 これらの場所に CO2 を貯蔵することの主な欠点は、回収したガスをその場所に輸送するコストです。 

最も開発された CO2 回収および貯留技術は小規模でテストされていますが、その有効性を完全に実証するにはまだ多くの作業が必要です。 

交通機関

CO2 は液体、気体、固体の形で貯蔵できるため、パイプラインや船で輸送できます。 現在、膜や固体吸着剤など、多くの技術が開発中です。

二酸化炭素は、船、パイプライン、または陸路で輸送できます。 また、深い塩水帯水層や枯渇した炭層に貯蔵することもできます。 貯蔵場所によっては、CO2 を永久的に貯蔵することも、石油回収を強化するために再利用することもできます。

地層

深い地層での CO2 の貯留は、炭素の回収と貯留に関する議論において重要なトピックです。 地層は何百万年もの間、石油とガスを貯蔵するために使用されてきましたが、CO2 も貯蔵する可能性があります。

いくつかの潜在的な貯留場所には、鉱物の炭酸塩、深い塩水帯水層、頁岩盆地、およびガス田が含まれます。 さらに、世界中で実施されているパイロット規模のプロジェクトがいくつかあります。

深い塩水帯水層

深い塩水帯水層 CO2 貯蔵の最大の容量を持っています。 それらは塩水が注入された多孔質の岩層であり、地下の膨大な量に及ぶ可能性があります。 それらは工業目的には理想的ではありません。 

塩水帯水層は、他の地質隔離方法よりも CO2 をより直接的に貯留する方法を提供します。 しかし、それらは他の潜在的な貯蔵場所ほど研究されていません。 したがって、効果的な貯留システムは、物理的および地球化学的なトラップメカニズムの組み合わせに基づいている必要があります。

シール機構

CO2 が貯留サイトから逃げるのを防ぐ主なメカニズムは XNUMX つあります。 これらには、構造的、物理的、地球化学的、および残留トラップが含まれます。 

CO2 の移動を防ぐには、これら XNUMX つのメカニズムがすべて存在する必要があります。 その結果、地質隔離プロセスの有効性は、これらすべてのメカニズムの複合効果に依存します。

キャパシティとインテグリティ

ストレージ サイトの最も重要な特性のいくつかは、ストレージ リソースの容量と整合性です。 適切な容量により、安全な保管に必要な細孔容積がサイトに確保されます。 また、適切な注入率を維持することもできます。 同様に、十分な封じ込めと透過性の存在が不可欠です。

パイロット規模のプロジェクトは、通常、CO2 を回収して貯留する特定の方法の実現可能性をテストするために設計されています。 このような取り組みにより、地中貯留に関連するプロセスに関する豊富な情報が得られます。 さらに、そのようなテクノロジーの将来のユーザーが関心を持っている質問に答えることができます。

CO2 を回収するコストは法外に高くなりますが、石油の生産による収益は、石油の貯蔵コストを相殺することができます。 さらに、貯蔵場所が地質学的なものである場合、それは国内法によって規制されており、適切な測定システムを通じて人間と環境へのリスクが最小限に抑えられています。 

ダイレクトエアキャプチャー

ダイレクト エア キャプチャ (DAC) は、大気から CO2 を除去するための新しい技術です。 この方法では、CO2 分子は、薄いプラスチック表面を流れる無毒の水酸化カリウム溶液によって捕捉されます。 

このプロセスにより大気中の CO2 が隔離され、年間数百トンの CO2 が回収されます。 捕捉された炭素は、元の捕捉溶液で再利用するためにリサイクルされます。

現在、直接空気回収は、カナダと米国の小規模工場で展開されています。 最初の大規模な DAC プラントは、2020 年代半ばまでに米国南西部のパーミアン盆地で稼働する予定です。 これらの施設には、年間最大 2 万トンの COXNUMX を回収する能力があります。

エネルギー供給が豊富で安価な地域では、DACの大規模な展開が可能です。 たとえば、米国では、天然ガス処理施設がテキサス州西部で最初の大規模パイプラインを通じて二酸化炭素を油田に供給し始めました。

多くの企業がさまざまな DAC テクノロジを検討しています。 Carbon Engineering という会社は、カナダのスカーミッシュに直接空気回収施設を建設中で、2024 年に稼働する予定です。 

もう 1 つの 70PointFive は、2035 年までに XNUMX の大規模 DAC 施設を取得することを目標に、米国でメガトン規模の施設を開発しています。

他の企業の中でも、Norsk e-Fuels コンソーシアムは、大気から捕獲された炭素から合成燃料を生産する施設を開発しています。 2024 年までに最大 XNUMX 万リットルの合成燃料の生産を目標にしています。その他のプロジェクトには、電気分解ベースの水素から合成燃料を生産することを目的とした HIF Haru Oni eFuels パイロット プラントが含まれます。

別の DAC アプローチは、吸着剤とアミン材料に基づいています。 それらは、空気中の CO2 分子に結合する多孔性の固体支持体を使用します。 これらの吸着剤は、中圧または低圧で作動します。

DAC はまだ初期段階にありますが、欧州委員会から多大な支援を受けています。 いくつかの研究および革新プログラムは、この技術をサポートすることを目的としています。

しかし、DACの将来は、技術の発展と技術的パフォーマンスにかかっています。 回収された炭素の安全で効率的かつ信頼性の高い貯蔵を確保するには、さらなる研究が必要です。 

また、パイプライン、水質汚染、地震活動の影響も懸念されています。 とはいえ、気候変動との闘いにおいて、直接的な空気の捕獲は依然として重要なステップです。

結論

二酸化炭素回収技術の未来は、約束と可能性に満ちています。 世界が気候変動の影響と格闘し続ける中、これらの技術は地球規模での排出削減に大きな役割を果たすことができます。 

投資と開発の増加により、私たちはすべての人にとってよりクリーンで健康的な地球に近づくことができます。 二酸化炭素回収技術は、エネルギー生産に対する見方を変え、化石燃料への依存を減らす可能性を秘めています。