Концентрация углекислого газа в атмосфере планеты растет. По данным Погодной обсерватории на Мауна-Лоа (Гавайи), в мае этого года побит среднемесячный рекорд — 420,99 миллионных долей (при этом среднегодовой максимум оказался наивысшим в 2021 году — 417,7 миллионных долей). При этом на протяжении последних 650 тысяч лет концентрация не поднималась выше 300 миллионных долей. Диоксид углерода считают одним из главных виновников изменения климата. Следствием этого могут стать разрушительные погодные катастрофы, избыточная смертность от жары, кризис с производством продовольствия и миграционные проблемы. Перспективы не радужные, поэтому наряду с сокращением выбросов разрабатываются технологии удаления углекислого газа из атмосферы. Разберемся, на какой они стадии.
Прячем под землю
В целом, технология улавливания углекислого газа из атмосферы не нова. Иронично, что уже на протяжении нескольких десятилетий она используется… в нефтедобыче! Именно в той отрасли, которая является «отправной точкой» для поступления диоксида углерода в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива. Газ закачивают под землю, там он уменьшает вязкость нефти и увеличивает ее подвижность. Как результат — приток нефти к скважине увеличивается, добыча идет бодрее и из-под земли можно извлечь больше ископаемого.
Общая схема технологии улавливания углекислого газа такова. Установка для этого обычно (но не обязательно) строится возле крупного источника выбросов — например, электростанции. Для улавливания применяются различные технологии, но в результате углекислый газ закачивается под землю в естественные геологические формации, где и хранится без надежды на возвращение в атмосферу.
Пионером извлечения и захоронения углекислого газа выступила Норвегия — страна, сделавшая целое состояние на добыче нефти. Еще в 1996 году на тот момент государственный норвежский нефтедобытчик Statoil (в 2018-м переименованный в Equinor) запустил проект по захоронению углекислого газа в выработанном нефтяном месторождении Слейпнир в Северном море. Но отнюдь не из-за беспокойства об экологии — по стандартам, добываемый газ должен содержать не больше 2,5 % примесей СО2. У Statoil выходили все 9 %. Сжигать лишние примеси было дорого из-за налога на выбросы, поэтому их захоранивали. В 2017 году, основываясь на этом опыте, три нефтяные компании — Statoil, Shell и Total — решили создать на дне Северного моря первое в мире международное хранилище диоксида углерода мощностью 1,5 миллиона тонн в год. Однако проект почти сразу свернули: во-первых, вложения оказались слишком большими, во-вторых, общественность испугалась, что газ может вырваться из хранилища.
В 2021 году к идее вернулись — теперь уже при поддержке норвежского правительство, которое выделило на проект Longship 1,7 миллиарда долларов. Компания Northern Lights (проект той же тройки) планирует улавливать выбросы цементного завода Norcem в городе Бревике (а цементные заводы — одни из крупнейших производителей СО2 в мире), транспортировать на терминал в Ойгардене, а там уже по трубопроводу закачивать на глубину 2,6 км. По планам, на реализацию понадобится почти три миллиарда долларов, но проект расценивается как важный шаг на пути к углеродной нейтральности.
Пока норвежский проект в стадии реализации, в Исландии в прошлом году открыли крупнейший в мире завод по улавливанию углекислого газа из атмосферы. Завод «Орка», принадлежащий швейцарскому стартапу Climeworks, будет ежегодно забирать до четырех тысяч тонн CO2 — при том, что годовые выбросы оцениваются более чем в 30 миллиардов тонн. Хотя сейчас экологический эффект от фабрики незаметен, в будущем стартап надеется масштабировать производство, чтобы заметно влиять на экологию планеты.
Пусть пользу приносит
Но закачивать углекислый газ в землю — это не единственный выход из положения. Диоксид углерода можно перерабатывать во что-нибудь полезное, и технологии для этого уже есть. Например, в 2019 году химики из Австралии сообщили, что нашли способ преобразовывать углекислый газ в уголь при комнатной температуре — ранее для такого же процесса требовались экстремально высокие температуры. Используя в качестве катализатора жидкие металлы, ученым удалось избежать коксования, а следовательно, уменьшения каталитической активности. Утверждается, что процесс можно масштабировать до промышленных масштабов, но это пока в процессе.
Канадская Carbon Engineering также занимается технологиями переработки углерода, равно как и хранением его под землей. В 2015 году компания построила в городе Сквамиш экспериментальный завод по улавливанию углерода из атмосферы мощностью одна тонна в день. К 2017 году Carbon Engineering разработала и запатентовала собственную технологию Air to fuels, которая позволяет перерабатывать углекислый газ в топливо. Энергия, которая используется при этом, поступает из экологически чистых источников, так что процесс не приводит к образованию нового углекислого газа. Благодаря технологии можно производить бензин, дизель и реактивное топливо. Кстати, в пользу этой технологии высказался Илон Маск, заявив в твиттере, что SpaceX собирается заняться производством ракетного топлива из углекислого газа. Маск считает, что это поможет колонизировать Марс, чья атмосфера почти полностью состоит из диоксида углерода.
Уже в этом году планируется начать строительство крупнейшего в мире завода по улавливанию и переработке диоксида углерода. Это стало возможным благодаря партнерству Carbon Engineering с дочкой нефтедобывающей компании Occidental Petroleum. Завод разместится в Пермском бассейне — крупном нефтегазоносном регионе на юго-западе США. 500 тысяч тонн углекислого газа, которые планируют добывать из воздуха ежегодно, будут закачиваться в подземные хранилища и использоваться Occidental Petroleum для добычи нефти.
Гладко было на бумаге…
Технология вызывает немало критики. Ее первый и, видимо, самый главный недостаток — практически незаметное влияние на экологическую обстановку. Как было сказано выше, даже самый мощный завод по улавливанию углекислого газа не способен оказать сколько-нибудь заметного влияния на его содержание в атмосфере. А чтобы эффект был заметен — нужны более заметные мощности. Но кто заплатит за их строительство?
Тут мы подходим ко второму недостатку — финансирование. Как видно на примере Норвегии, подобные проекты были неудачными до тех пор, пока государство не влило больше половины суммы, необходимой на реализацию. За завод в Исландии платит, в основном, швейцарская страховая компания, которая таким образом реализует взятое на себя обязательство достичь углеродной нейтральности к 2030 году. Carbon Engineering также финансировалась государственными и частными инвесторами, включая Билла Гейтса. А создать полномасштабное производство смогла только на деньги крупной нефтяной компании. Дело в том, что привлечь инвесторов в эту сферу довольно сложно. Если электромобили, возобновляемые источники энергии и другие подобные проекты у всех на слуху и демонстрируют быструю экологическую и финансовую выгоду, то проекты по улавливанию углекислого газа похвастаться маркетинговой привлекательностью не могут. В общем, улавливанию углекислого газа из атмосферы нужно в миллион раз больше денег — но где их взять, непонятно.
Наконец, технологию критикуют за то, что на самом деле непонятно, действительно ли она в итоге позволяет уменьшить содержание углекислого газа в атмосфере. Та же Норвегия, запуская дорогостоящие проекты, попутно все наращивала добычу нефти, сводя на нет свои же усилия. Финансирование со стороны крупных нефтедобывающих компаний также подвергается критике: технологию используют для третичной добычи нефти (как это описано в начале статьи) и для ухода от экологических налогов. Иными словами, одной рукой углекислый газ забирается из атмосферы, а другой из недр добывается больше нефти, которая станет ископаемым топливом, которое будет сожжено и превратится в диоксид углерода.
Изображение на превью: Emission vector created by vectorjuice — www.freepik.com