Промислові викиди

УЗВ є єдиним доступним засобом вирішення проблеми викидів, які є невід’ємною частиною багатьох важливих промислових процесів. Енергоємні галузі промисловості, такі як сталеливарні, цементні, хімічні та нафтопереробні заводи, досягають теоретичних меж КПД, тоді як УЗВ є єдиною технологією, яка може сприяти суттєвому зменшенню кількості їх викидів. Відновлювані джерела енергії або заходи щодо КПД не в змозі сприяти вирішенню проблеми, пов’язаної з цими викидами, і УЗВ є необхідним для забезпечення глибокої декарбонізації промислових галузей.

Майже 45% викидів CO₂ у світі належать промисловій діяльності, здебільшого пов’язаної з великими галузями промисловості, спрямованими на переробку сировини, такими як хімічна, нафтохімічна, сталева, цементна, целюлозно-паперова та алюмінієва промисловість. Хоча у багатьох секторах їх енергоємність значно зменшилась завдяки покращенню енергоефективності та управлінню потоками сировини, очікується, що протягом наступних 40 років попит на промислову продукції подвоїться чи потроїться.

Окрім цього, викиди CO₂ з деяких подібних галузей промисловості є невід’ємною частиною виробничого процесу. Виробництво цементу спричиняє викиди вуглецю внаслідок кальцинації, що призводить до викиду більш ніж половини від загальної кількості CO₂. Внаслідок цього, у багатьох галузях промисловості УЗВ є єдиною доступною технологією, яка дозволяє значним чином зменшити кількість викидів CO₂. У металургійному секторі промисловості, основним джерелом викидів вуглецю є вироблення електроенергії, зменшення рівня залізної руди у доменній печі або на заводі, що спеціалізуються на прямому відновленні заліза, а також коксових та агломераційних заводах.

У багатьох випадках уловлювання промислових викидів CO₂ потребуватиме модернізації певних встановлених та надійних технологій виробництва. Втім, варто сприймати як очевидне те, що з метою скорочення викидів CO₂ у світі в необхідних масштабах до 2050 року, технології уловлювання в галузях промисловості мають бути введені паралельно з проектами, які плануються для впровадження в енергетичній галузі.

Застосування УЗВ у промисловості, як і у будь-якому іншому секторі, залежить від транспортування вуглецю від джерел(а) до відповідного місця зберігання. Оскільки промислові підприємства часто сконцентровані у певних районах, це забезпечує значний потенціал для агрегації та розвитку кластерів та мереж станцій, які можуть забезпечити підвищення ефективності від зростання масштабів виробництва та комплексні рішення щодо розробки способів транспортування та зберігання CO₂.

Norcem cement facility with CCS in Brevik, Norway Credit: Vetle Houg, Heidelberg Cement

Особливі вимоги до УЗВ в промисловості

Неоднорідність промислових процесів передбачає труднощі, проте також забезпечує основні можливості для розвитку технології УЗВ. Струмені CO₂ високого ступеню очистки (тобто викиди CO₂, що зумовлені процесами, відмінними від спалення горючих викопних копалин, та внаслідок яких виникають викидні гази з високою концентрацією CO₂) може бути виявлено в багатьох промислових процесах, тоді як CO₂ потребує меншої обробки до його стискання, транспортування та зберігання. Подібне стосується, наприклад, виробництва біоетанолу, який, враховуючи пошук джерел екологічно безпечних біомас, потенційно забезпечує викиди, що не містять вуглецю, шляхом застосування технології Біо-УЗВ. Струмені CO₂ високого ступеню очистки з опціями зберігання в цілях отримання прибутку, такими як підвищення нафтовіддачі пластів (ПНП), можуть запропонувати перші можливості.

Існує три можливих технології уловлювання для УЗВ в промисловості, серед яких:

Видалення із розведених струменів – технологія, подібна до уловлювання після спалення у секторі електроенергетики: димові гази низького тиску, які супроводжують процес окиснення, піддаються обробці шляхом застосування хімічних та фізичних сорбентів з метою вибіркового видалення CO₂ з газової суміші. Потім сорбенти відновлюють – наприклад, за допомогою пари – з метою випуску концентрованого струменю CO₂ з випарювальної колони.

Видалення зі струменів, що виникають у разі спалювання збагаченого киснем палива – технологія, подібна до спалювання збагаченого киснем палива у секторі електроенергетики: внаслідок спалювання або збагачення киснем у середовищі з вмістом відносно чистого кисню або CO₂ виникають струмені з високою концентрацією CO₂, придатного для транспортування та зберігання після видалення забруднюючих речовин, зокрема у вигляді частинок, вибіркового очищення газу від сірки та видалення води.

Попереднє видалення – технологія, подібна до уловлювання CO₂ до спалювання у секторі електроенергетики: викопне паливо або біомасу, що містить вуглець, може бути перетворено на газ за допомогою часткового окиснення задля виробництва суміші синтетичного газу високого тиску (сингазу), яка потім, як правило, піддається реакції конверсії води у газ та розподілу газу для отримання водню та CO₂. Таким чином, CO₂ доступний у більшій концентрації за вищого тиску, що спрощує процес відокремлення CO₂ до моменту транспортування та зберігання.