En innføring i CCS - Energi og Klima

En innføring i CCS

CCS er et akronym som står for «Carbon Capture and Storage» som direkte oversatt til norsk blir karbonfangst og -lagring. Det er et tema mange har en mening om både teknologisk og politisk. Men hva innebærer det egentlig? Øystein Jonassen fra NTNU forklarer.

3 kommentarer
Langsiktig satsing: Ved NTNU-SINTEF på Gløshaugen i Trondheim har et pilotanlegg for CO2-fangst blitt brukt til testing av absorbenter i over 15 år. Foto: Per Henning / NTNU

CO2 er en viktig drivhusgass som bidrar til den globale oppvarmingen. Det er et mål å holde denne oppvarmingen under 2°C, helst 1,5°C. Skal vi klare det, må vi redusere utslippene av CO2. På lang sikt må det gjøres ved at det globale samfunnet begynner å bruke mer fornybar energi. I tillegg er det behov for ny teknologi i de deler av prosessindustrien som slipper ut CO2. Her og nå er vi imidlertid fortsatt avhengig av energien fra fossile brensler, samt at prosessindustrien trenger tid til å utvikle nye produksjonsmetoder. Derfor er karbonfangst og –lagring viktig for å begrense de menneskeskapte klimaendringene.

CO2 og industri

CO2 er et uønsket produkt fra en rekke industrier. Ved forbrenning av fossile brensler som olje, gass og kull dannes mye CO2. Uten noen form for fangstteknologi slippes alt ut i atmosfæren. Gassen som hentes opp fra havbunnen kan også inneholde en del CO2, i noen tilfeller opp mot 50 prosent. For å unngå korrosjon på prosessutstyr og rørledninger må CO2-andelen i naturgass-CO2-blandingen reduseres til ca. 4 prosent ved å separere ut CO2.

I noen tilfeller blir slikt separert CO2 brukt til å øke oljeutvinningen fra eksisterende oljefelt (såkalt Enhanced Oil Recovery). Hvis det ikke er mulig, slippes den ut til atmosfæren. CO2-rensing er altså ikke noe nytt i olje- og gassindustrien. Lagring av CO2 i stor skala derimot, er nytt. Og det har vi gode forutsetninger for å kunne gjøre i bergformasjoner på den norske kontinentalsokkelen.

Selv om olje- og gassindustrien er den meste profilerte synderen når det kommer til utslipp av klimagasser, er den ikke alene. Også den mer tradisjonelle prosessindustrien må redusere sine utslipp.

I Norge foregår det nå tre studier for storskala CO2-fangst fra industri. Det er planlagt at Stortinget skal ta stilling til hvor mange av aktørene som går videre til forprosjekteringsfasen i løpet av våren 2018. De tre aktørene er Norcem sin sementfabrikk i Brevik, Fortum Oslo sitt energigjenvinningsanlegg på Klemetsrud og Yara sin ammoniakkfabrikk i Porsgrunn.

I tillegg har man CO2-utslipp fra metallindustrien. Biogassproduksjon har også utslipp, da CO2 er et biprodukt fra råtningsprosessen. Men her er det snakk om en prosess som utgangspunktet er CO2-nøytral, da det organiske materialet som brukes til å produsere biogassen allikevel vil råtne. Kombinert med CO2-fangst, har biogassproduksjon muligheten til å oppnå et CO2-negativt regnskap.

Vi støtter Tograder-prosjektet:

Forskjellige teknologier

Det er flere teknologier som gjør det mulig å fange CO2 fra industrielle utslipp, men de er på forskjellige stadier i deres utvikling eller modning. Veldig grovt kan vi dele det inn i tre grupper. Pre-combustion, post-combustion og oxy-fuel.

Prefiksene pre og post relaterer til energiproduksjon fra fossile brensler og betyr henholdsvis at man tar bort CO2 før (pre) eller etter (post) selve forbrenningen. Med pre-combustion omdannes brenselet til en blanding av hydrogen og CO2, og CO2 renses før forbrenningen av hydrogen.

I en oxy-fuel forbrenningsprosess brennes det fossile brenselet med rent oksygen istedenfor luft. Dette gir en røykgass som består av CO2 og vann, noe som gjør separasjonen mye enklere. Hinderet her er å først separere oksygenet fra luft.

Laboratorievirksomhet er en sentral del av arbeidet som gjøres på NTNU for å kunne realisere fullskala CO2-fangst. Foto: NTNU

Hvor langt har vi kommet?

Pre-combustion- og oxy-fuel-teknologiene er en integrert del av et kraftverk og er dermed kun aktuelle for fremtidige kraftverk. Fordelen med post-combustion-teknologien er at den kan brukes på allerede eksisterende kraftverk eller industrianlegg. Med post-combustion-teknologien tar vi sikte på å fange 90 prosent av CO2-en i røykgassen. Rent teoretisk kan vi fange mer, men på grunn av noen termodynamiske begrensninger vil det da bli vesentlig mer kostbart. Det er og slik at mengden CO2 i røykgassen bør være høyere enn 4 prosent for at man mer effektivt skal kunne nå målet om 90 prosent fangst.

CO2-fangst fra prosessindustri er gunstig fordi her er mengden CO2 i røykgassen høyere enn 4 prosent. I metallindustri som aluminium- og silisiumproduksjon er CO2-mengden i røykgassen kun på opp mot 1 prosent. Dette betyr ikke nødvendigvis at teknologien ikke kan brukes i de tilfellene, men det krever at man oppkonsentrerer CO2-mengden i røykgassen. Alternativet er å utvikle nye produksjonsmetoder, og det foregår en del forskning på dette området.

Den største kostnaden tilknyttet driften av et post-combustion CO2-fangstanlegg kommer fra energiforbruk. Dette er og noe som taler til fordel for CO2-fangst fra prosessindustrien, da denne industrien ofte har restvarme som kan brukes.

Post-combustion CO2-fangst med absorpsjonsteknologi er en moden teknologi, og per i dag den eneste som er klar for å oppskaleres til et fullskala anlegg. Den er allerede tatt i bruk ved SaskPower sitt kullkraftverk i Saskatchewan, Canada. Absorpsjonsteknologien planlegges også å brukes i de tre fullskala CO2-studiene i Norge. I grove trekk går teknologien ut på å la røykgassen komme i kontakt med en væskefase som fanger (absorberer) CO2. Denne væskefasen kan så regenereres for en ny runde med CO2 absorpsjon. Samtidig forskes det på andre typer post-combustion-teknologier, som membranteknologi og en kombinasjon av membran og absorpsjon.

Er det lønnsomt å fange CO2?

Det kommer helt an på hvordan du ser på det. Fra perspektivet til eier av et kraftverk eller et industrianlegg som slipper ut CO2, er det ikke lønnsomt. CO2 gir ikke noe merverdi i de tilfellene, og er kun en ekstra kostnad. Man kan argumentere for at CO2-fangst øker bærekraftigheten til kraftproduksjon fra fossile brensler og dermed kan være lønnsomt. Det er nok tankegangen til Boundary Dam-kraftverket i Saskatchewan.

Det samme argumentet brukes imidlertid mot at vi skal bruke ressurser på å fange CO2. Altså at vi bare skal la bruk av fossile brensler dø ut og ikke prøve å forlenge levetiden deres. Det krever at vi har et fullverdig energi-alternativ klart til å ta over, men fornybar energi er ikke der ennå. Jeg er veldig optimistisk og tror fornybar energi vil ta helt over, men det vil ta tid. Inntil det skjer, trenger verden fortsatt energi og da er CCS den beste løsningen.

CO2 og klimaet: Et lynkurs

Ved inngangen til den industrielle revolusjon på 1800-tallet skjedde det noe som skulle få dramatiske konsekvenser. Industrialiseringen skapte et stort behov for energi, og dette behovet ble dekket ved å forbrenne kull og senere olje og gass. Fossile brennstoff som har vært lagret under jorden i millioner av år. CO2 er et biprodukt fra forbrenningsreaksjonene og ble sluppet ut i atmosfæren i store mengder.

CO2 er en gass (ved romtemperatur) som er både usynlig og fri for lukt. Den er ikke giftig for oss. Når vi puster, omdanner vi oksygen til CO2, og planter bruker CO2 til å produsere oksygen gjennom fotosyntesen. Det er et flott symbiotisk forhold.

Men CO2 bidrar også til drivhuseffekten: Noen molekyler har en egenskap som gjør at de hindrer varme som kommer fra solen å stråle tilbake til verdensrommet. Isteden blir deler av denne strålingen sendt tilbake til jordoverflaten. Dette er i utgangspunktet nødvendig for livet her på jordkloden. Uten denne effekten ville planeten vår vært et kjølig sted og lite egnet for liv. Drivhuseffekten er som et teppe som holder oss varme på vinteren.

De siste 10 000 år har dette fungert ypperlig, fordi vi har hatt en naturlig balanse. I løpet av de siste 200 årene har imidlertid denne balansen blitt forstyrret av at vi har brent fossilt karbon, og tilført mer CO2. Likevekten er blitt forskjøvet. Dette merker vi ved en økning i den globale temperaturen og endringer i klimaet.

Hvis man bytter til et globalt perspektiv og ser på kostnadene klimaendringene har, både målt i økonomi og menneskeliv, er det helt klart at CO2-fangst er lønnsomt. Og det begynner å haste. Det som mangler, er investeringsvilje.

Hva kan vi gjøre med CO2-en?

Dette er CCS sin hellige gral. Løser du dette problemet, skal du ikke se bort ifra at det lurer en Nobelpris i kjemi i din fremtid. Det er mye forskning på temaet hvor man prøver å omdanne CO2 til mer verdifulle kjemikalier. Foreløpig er problemet at det koster mer enn verdien på sluttproduktet. I dag er det beste alternativet å komprimere gassen og lagre den i egnede bergformasjoner.

Men også lagring har sine utfordringer. Det er mye motstand i befolkningen, spesielt nedover i Europa og i USA, mot å ha et slik CO2-depot i nærheten av bostedet deres. Det handler om bekymringer rundt muligheten for fremtidige lekkasjer. Det er en helt forståelig bekymring, men vi må huske på at gassen ikke lagres et par meter under oss. Det er snakk om lagring i formasjoner så dypt som 2-3 km under bakken, og på denne dybden vil ikke lenger CO2 oppføre seg som en gass.

I Norge har det ikke vært stor motstand i befolkningen mot CO2-lagring. Det henger sammen med at det ikke er planer om lagring på fastlandet. I stedet skal CO2-lagres dypt under havbunnen. Vi har faktisk så store lagringsmuligheter at vi kan ta imot CO2 fra hele Europa. Det kan vise seg å bli en lukrativ business for Norge.

Bli abonnent!

2°C drives av

I samarbeid med

Støttes av

3 kommentarer

  1. Karen Sund

    Karen Sund

    Noen utfordringer vi har med CCS her i landet er at det ikke er lett å se verdier for aktørene og at det blir store investeringsbeslutninger å ta stilling til. Hvis vi ser på metanfangst og bruk (som biogass), burde beslutningene være enklere. De er mindre og det kommer et produkt (eller flere, om man tar med gjødsel) som kan selges. Ifølge IEA er slik biogass 179% lavere utslipp av klimagasser enn diesel. De fleste løsninger som vurderes i Norge i dag er aldri mer enn 100% lavere. Andre metanutslipp som kan fanges etterhvert er metanhydrater i Arktis – estimert til 1 GT, altså 20-80 GT CO2-ekvivalenter (avhengig av 100 eller 20 års perspektiv). Så hvis teknologene ikke synes biogass er kult nok, så kan de begynne på dette. DET hadde vært et skikkelig bidrag, og bedre enn å lande på en (dyr) måne som nummer 3-4.

    Svar
  2. Tore A Torp

    Hvis KOSTNADEN for CO2-fangst var så høy som 100 € per tonn CO2 på et sement- og stål-verk,
    ville MERKOSTNADEN for en betongblokk eller en bil økemed 1 % ! Altså ingen samfunns-økonomisk katastrofe?
    (Dolumtert av Johan Rootzén og Filip Johnsson, Chalmers, Gøteborg)

    Svar
  3. Otto Støver

    Jeg skjønner ikke dette med CCS, hvorfor er det så viktig. Selv om det skulle være slik at co2 er en vesentlig faktor for temperaturen på jorden (og det er jo diskusjon om det) så skjønner jeg det ikke. I følge IPCC sine egne tall så har havene 98 % av all co2 som er i omløp på jorda. Ca 40000gt er der, 800gt i atmosfæren og 1300gt på landjorda i gress,myr trær osv. Havets co2 mot atmosfæren balanseres i følge Henrys lov med trykk og temperatur. Så uansett hva vi fjerner av gigatonn co2 vekk fra atmosfæren, så fyller bare havet etter, gjør det ikke? Eller finnes det noe som kan stoppe havets utslipp av co2 til atmosfæren?

    Svar

Skriv en kommentar

Debattregler på Energi og Klima