Technologia CSAR ułatwiająca przechwytywanie CO2

Technologia CSAR staje się przyszłością wobec nastrojów krajów rozwiniętych, które stawiają na OZE oraz technologie z nimi związane.

W miarę jak świat stara się zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych, technologie wychwytywania dwutlenku węgla (CO2) stają się coraz bardziej kluczowe. Zanieczyszczenia pochodzące z przemysłowych gazów odlotowych zawierają dwutlenek węgla, który przyczynia się do globalnego ocieplenia. Dlatego rozwój efektywnych technologii wychwytywania tego gazu ma ogromne znaczenie. Ostatnie osiągnięcia badaczy z norweskiego SINTEF przynoszą nadzieję na uproszczenie tego procesu i jego szersze zastosowanie w przemyśle dzięki nowej technologii o nazwie CSAR (Continuous Swing Adsorption Reactor).

Proces wychwytywania wiąże się z koniecznością oddzielania gazu z gazów odlotowych, a następnie jego magazynowania lub wykorzystania. Standardowo proces ten wymaga dużych nakładów energii, aby uwolnić wychwycony CO2, co często oznacza wykorzystywanie ciepła jako źródła energii. W niektórych przypadkach przemysłowych nadmiarowe ciepło jest dostępne i może być użyte, ale dla wielu innych firm potrzeba jest rozbudowy infrastruktury, co jest kosztowne i skomplikowane.

Technologie oparte na tradycyjnym wychwytywaniu dwutlenku węgla często stawiają przed przemysłem wiele wyzwań logistycznych i ekonomicznych. Wymagają one nie tylko dużych nakładów inwestycyjnych, ale także dostępności energii w postaci ciepła. Na przykład technologia wychwytywania z zastosowaniem absorpcji chemicznej wymaga użycia specjalnych rozpuszczalników, które muszą być później regenerowane, co wiąże się z dużym zużyciem energii. Z tego powodu potrzebne są nowe rozwiązania, które pozwolą na zmniejszenie kosztów i zwiększenie efektywności.

W odpowiedzi na wyzwania badacze z SINTEF opracowali technologię CSAR, która jest prostszym i bardziej efektywnym sposobem na wychwytywanie CO2 z gazów odlotowych. Technologia wykorzystuje dwa reaktory oraz pompę ciepła i pompę próżniową, a jako źródło energii służy jej tylko energia elektryczna. CSAR opiera się na zasadzie adsorpcji, w której sorbent wiąże CO2 na swojej powierzchni, a następnie, dzięki przenoszeniu ciepła pomiędzy dwoma reaktorami, gaz jest uwalniany.

Proces ten ma kilka istotnych zalet. Po pierwsze, zamiast skomplikowanych instalacji ciepłowniczych, CSAR wymaga jedynie standardowego źródła energii elektrycznej, co czyni technologię idealną do instalacji na istniejących już obiektach przemysłowych. Po drugie, pompy użyte w systemie CSAR sprawiają, że proces przenoszenia ciepła jest bardzo wydajny, co przekłada się na niższe zużycie energii i mniejsze koszty eksploatacyjne.

Dr Jan Hendrik Cloete, naukowiec prowadzący badania w SINTEF, opisuje technologię jako wysoce konkurencyjną, zwłaszcza gdy dostępna jest stosunkowo tania energia elektryczna z odnawialnych źródeł. Latem tego roku technologię CSAR zademonstrowano w norweskiej firmie BIR, gdzie wychwytywano CO2 ze spalin pochodzących z przetwarzania odpadów. Wyniki były obiecujące, ponieważ ilość wychwyconego CO2 była porównywalna z wynikami osiągniętymi podczas testów laboratoryjnych.

Demonstracja technologii CSAR w zakładzie BIR była ważnym krokiem naprzód, ponieważ potwierdziła, że technologia ta sprawdza się na skalę przemysłową. Pilotowy reaktor był zdolny wychwycić 100 kg CO2 dziennie, a BIR planuje zainstalować instalację zdolną do wychwytywania 100 000 ton CO2 rocznie do 2030 roku. Sukces tej technologii otwiera drzwi do jej zastosowania w innych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł cementowy czy chemiczny.

CSAR jest również częścią projektu CAPTUS, którego celem jest znalezienie zrównoważonych metod wychwytywania i wykorzystywania CO2 z gałęzi przemysłu o wysokim zużyciu energii. Po zakończeniu aktualizacji w laboratorium SINTEF, pilotowy reaktor zostanie zainstalowany w fabryce cementu w Hiszpanii, co stanowi kolejny ważny krok w kierunku komercjalizacji tej technologii.

W Stanach Zjednoczonych prowadzone są również intensywne prace nad wykorzystaniem technologii wychwytywania CO2 w przemyśle energetycznym. Jednym z przykładów jest projekt Petra Nova w Teksasie, który wykorzystywał wychwytywanie CO2 z elektrowni węglowej w celu jego składowania lub wykorzystywania do zwiększenia wydobycia ropy naftowej. Projekt choć udany, został zawieszony ze względu na nieopłacalność wynikającą ze spadających cen ropy naftowej i wysokich kosztów operacyjnych.

Technologia CSAR ma przed sobą duży potencjał, ale również napotyka wyzwania. Wprowadzenie jej na szeroką skalę wymaga nie tylko inwestycji finansowych, ale również stworzenia odpowiednich ram regulacyjnych, które będą wspierać innowacyjne metody redukcji emisji CO2. Sukces projektu BIR pokazuje, że technologia może być konkurencyjna, ale jej efektywność w dużej mierze zależy od dostępności taniej energii elektrycznej z odnawialnych źródeł.

Jednym z kluczowych czynników, które mogą przyczynić się do sukcesu CSAR, jest rozwój sektora energii odnawialnej. Im więcej dostępnej energii z OZE, tym bardziej opłacalne stają się technologie takie jak CSAR. Ponadto, rosnąca presja regulacyjna na redukcję emisji CO2, w połączeniu z mechanizmami wsparcia finansowego ze strony rządów, może stymulować wdrażanie nowoczesnych technologii wychwytywania dwutlenku węgla.

Nowe technologie, takie jak CSAR, oferują nadzieję na uproszczenie i obniżenie kosztów wychwytywania CO2, co jest kluczowe dla walki ze zmianami klimatycznymi. Wyniki testów w Norwegii oraz plany dalszego skalowania tej technologii w Hiszpanii pokazują, że jesteśmy na dobrej drodze do zwiększenia efektywności przemysłowych procesów wychwytywania CO2.

Mimo wyzwań, jakie stoją przed technologią CSAR, jej potencjał jest ogromny. Połączenie prostoty instalacji, efektywności energetycznej oraz możliwości zastosowania w istniejących zakładach przemysłowych sprawia, że CSAR może stać się ważnym narzędziem w walce o redukcję emisji gazów cieplarnianych. Aby jednak to osiągnąć, potrzebna jest współpraca przemysłu, rządów i społeczności naukowej, a także dalsze inwestycje w rozwój odnawialnych źródeł energii. To właśnie te działania mogą przynieść realne efekty i pomóc w realizacji globalnych celów klimatycznych.

Szymon Ślubowski