לכידת פחמן: ניקוי אטמוספירה למען עתיד בר-קיימא

שינוי האקלים, המונע על ידי ריכוזים גוברים של גזי חממה באטמוספירה, הוא אחד האתגרים הדחופים ביותר העומדים בפני האנושות. בעוד שהפחתת פליטות היא בעלת חשיבות עליונה, גישה חיונית נוספת היא הסרה פעילה של פחמן דו-חמצני (CO2) שכבר קיים באטמוספירה. כאן נכנסת לתמונה טכנולוגיית לכידת הפחמן, המציעה נתיב פוטנציאלי ל"ניקוי אטמוספרי" ולעתיד בר-קיימא יותר.

מהי לכידת פחמן?

לכידת פחמן מתייחסת למערך של טכנולוגיות שנועדו ללכוד פליטות CO2 ממקורות שונים, ובכך למנוע מהן להיכנס לאטמוספירה. מקורות אלה יכולים לכלול:

• מקורות נקודתיים: פולטים נייחים גדולים כמו תחנות כוח, מתקנים תעשייתיים (מלט, פלדה, ייצור כימיקלים) ובתי זיקוק.
• אוויר סביבתי: טכנולוגיות לכידה ישירה מהאוויר (DAC) שואבות CO2 ישירות מהאטמוספירה, ללא קשר למקור הפליטה.

לאחר שנלכד, ה-CO2 יכול להיות:

• מאוחסן: מאוחסן באופן קבוע מתחת לאדמה בתצורות גיאולוגיות, תהליך שלעיתים מכונה קיבוע פחמן.
• מנוצל: משמש כמשאב בתהליכים תעשייתיים שונים, קונספט המכונה לכידת פחמן, ניצולו ואחסונו (CCUS).

שיטות ללכידת פחמן

קיימות מספר שיטות ללכידת פחמן, שלכל אחת יתרונות וחסרונות משלה:

1. לכידה לאחר בעירה

זוהי השיטה הנפוצה ביותר, במיוחד בתחנות כוח. היא כוללת לכידת CO2 מגז הפליטה לאחר שריפת הדלק. בדרך כלל, משתמשים בממסים כימיים כדי לספוח את ה-CO2, אשר מופרד לאחר מכן ונדחס.

דוגמה: פרויקט Boundary Dam של SaskPower בקנדה היה אחד מפרויקטי הלכידה לאחר בעירה הראשונים בקנה מידה גדול המשולבים בתחנת כוח פחמית. הוא לוכד CO2 לצורך הפקת נפט משופרת (EOR) ואחסון גיאולוגי.

2. לכידה לפני בעירה

שיטה זו כוללת המרת הדלק לתערובת של מימן ו-CO2 לפני הבעירה. לאחר מכן ניתן להפריד את ה-CO2 בקלות רבה יותר. גישה זו משמשת לעתים קרובות בתחנות כוח במחזור משולב עם גיזוז (IGCC).

דוגמה: פרויקט קמפר במיסיסיפי (אף על פי שבסופו של דבר לא הצליח בתכנונו הראשוני) שאף להשתמש בלכידה לפני בעירה עם תהליך גיזוז פחם ליגניט. הוא מדגיש הן את הפוטנציאל והן את האתגרים של טכנולוגיה זו.

3. בעירת חמצן-דלק (Oxy-Fuel)

בשיטה זו, הדלק נשרף בחמצן כמעט טהור במקום באוויר. הדבר מייצר גז פליטה המורכב בעיקר מ-CO2 ואדי מים, מה שהופך את לכידת ה-CO2 לפשוטה ויעילה הרבה יותר.

דוגמה: מספר פרויקטי פיילוט ברחבי העולם בוחנים בעירת חמצן-דלק, כולל מתקני מחקר באירופה ובאוסטרליה, המתמקדים באופטימיזציה של תהליך הבעירה והפחתת עלויות.

4. לכידה ישירה מהאוויר (DAC)

טכנולוגיות DAC מסירות CO2 ישירות מהאוויר הסביבתי. זוהי טכנולוגיה חיונית מכיוון שהיא יכולה לטפל ב-CO2 ממקורות מפוזרים ואף להפוך פליטות היסטוריות. ישנם שני סוגים עיקריים של DAC:

• DAC עם סופח מוצק: משתמש בחומרים מוצקים הנקשרים ל-CO2, אשר לאחר מכן משוחרר באמצעות חימום או שינויי לחץ.
• DAC עם ממס נוזלי: משתמש בתמיסות נוזליות לספיחת CO2, ולאחר מכן הפרדה ודחיסה.

דוגמאות: חברת Climeworks בשווייץ מפעילה מתקן DAC מסחרי הלוכד CO2 לשימוש בחממות ולהגזת משקאות. חברת Carbon Engineering בקנדה מפתחת טכנולוגיית DAC עם תוכניות לפריסה רחבת היקף לאחסון גיאולוגי או לניצול בדלקים סינתטיים.

תפקיד לכידת הפחמן במיתון שינוי האקלים

ללכידת פחמן תפקיד חיוני במיתון שינוי האקלים במספר דרכים:

• הפחתת פליטות: לכידת CO2 ממקורות נקודתיים מונעת מכמויות גדולות של גזי חממה להיכנס לאטמוספירה.
• טיפול בפליטות עבר: DAC יכולה להסיר CO2 שכבר נפלט, ובכך לסייע בהיפוך השפעות של פליטות מהעבר.
• אפשור תעשיות דלות פחמן: CCUS יכולה לאפשר ייצור של חומרים ודלקים דלי פחמן, התומכים במעבר לכלכלה בת-קיימא.
• עמידה ביעדי אקלים: מודלים ותרחישים אקלימיים רבים, כולל אלה של הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי אקלים (IPCC), מסתמכים על לכידת פחמן כדי להשיג פליטות נטו-אפס ולהגביל את ההתחממות הגלובלית ל-1.5°C או 2°C.

לכידת פחמן, ניצולו ואחסונו (CCUS)

CCUS כולל לכידת CO2 ולאחר מכן ניצולו ביישומים שונים או אחסונו באופן קבוע מתחת לאדמה. גישה זו מציעה יתרונות סביבתיים וכלכליים כאחד.

ניצול CO2

ניתן להשתמש ב-CO2 שנלכד במגוון תהליכים תעשייתיים, כולל:

• הפקת נפט משופרת (EOR): הזרקת CO2 למאגרי נפט כדי להגדיל את הפקת הנפט. בעוד ש-EOR יכול לייצר הכנסות, חשוב לשקול את טביעת הרגל הפחמנית הכוללת של התהליך.
• ייצור בטון: שימוש ב-CO2 לאשפרת בטון, מה שיכול לחזק את החומר ולהפחית את טביעת הרגל הפחמנית שלו.
• ייצור כימיקלים: שימוש ב-CO2 כחומר גלם לייצור כימיקלים, פלסטיק ודלקים.
• דלקים סינתטיים: שילוב של CO2 שנלכד עם מימן לייצור דלקים סינתטיים.
• חקלאות: שימוש ב-CO2 להגברת צמיחת צמחים בחממות.

אחסון CO2

אחסון גיאולוגי כולל הזרקת CO2 שנלכד לתצורות תת-קרקעיות עמוקות, כגון:

• מאגרי נפט וגז מדולדלים: מאגרים שכבר הפיקו מהם נפט וגז יכולים לשמש לאחסון CO2.
• אקוויפרים מליחים: תצורות תת-קרקעיות עמוקות מלאות בתמלחת (מים מלוחים) המציעות קיבולת אחסון עצומה.
• שכבות פחם בלתי ניתנות לכריה: ניתן להזריק CO2 לשכבות פחם בלתי ניתנות לכריה, שם הוא נספח על פני הפחם.

אחסון גיאולוגי מוצלח דורש בחירת אתר קפדנית, ניטור והערכת סיכונים כדי להבטיח שה-CO2 יישאר כלוא לצמיתות מתחת לאדמה.

אתגרים והזדמנויות

בעוד שלכידת פחמן מציעה פוטנציאל משמעותי, היא גם ניצבת בפני מספר אתגרים:

1. עלות

עלות טכנולוגיית לכידת הפחמן יכולה להיות משמעותית, במיוחד עבור הסבת תחנות כוח ומתקנים תעשייתיים קיימים. עם זאת, העלויות צפויות לרדת ככל שהטכנולוגיה תתקדם והפריסה תתרחב. תמריצים ממשלתיים ומנגנוני תמחור פחמן יכולים לסייע בהפיכת לכידת הפחמן לכדאית כלכלית.

2. צריכת אנרגיה

תהליכי לכידת פחמן יכולים להיות עתירי אנרגיה, ועלולים להפחית את היעילות הכוללת של המתקן. מאמצי מחקר ופיתוח מתמקדים בהפחתת "קנס האנרגיה" הקשור ללכידת פחמן.

3. תשתית

פריסה רחבת היקף של CCUS דורשת פיתוח של תשתית משמעותית להובלה ואחסון של CO2, כולל צינורות ואתרי אחסון גיאולוגיים. בניית תשתית זו דורשת השקעה ותיאום משמעותיים.

4. תפיסה ציבורית

קבלה ציבורית של לכידת ואחסון פחמן חיונית לאימוצה הנרחב. יש צורך לטפל בחששות לגבי הבטיחות וההשפעות הסביבתיות של אחסון גיאולוגי באמצעות תקשורת שקופה וניטור קפדני.

למרות אתגרים אלה, לכידת פחמן מציגה גם הזדמנויות רבות:

• צמיחה כלכלית: CCUS יכול ליצור מקומות עבודה ותעשיות חדשות בתחומים כמו פיתוח טכנולוגי, בנייה ותפעול של מתקני לכידת פחמן.
• דה-קרבוניזציה תעשייתית: לכידת פחמן יכולה לאפשר את הדה-קרבוניזציה של סקטורים שקשה להפחית את פליטותיהם, כגון מלט, פלדה וכימיקלים.
• מנהיגות אקלימית: מדינות וחברות המשקיעות בטכנולוגיות לכידת פחמן יכולות להפגין מנהיגות אקלימית ולהשיג יתרון תחרותי במעבר לכלכלה דלת פחמן.
• שיתוף פעולה גלובלי: הטיפול בשינוי האקלים דורש שיתוף פעולה בינלאומי, ולכידת פחמן יכולה להוות תחום מפתח לשיתוף פעולה במחקר, פיתוח ופריסה.

עתיד לכידת הפחמן

עתיד לכידת הפחמן מבטיח, עם מאמצי מחקר ופיתוח מתמשכים המתמקדים ב:

• שיפור היעילות: פיתוח טכנולוגיות לכידה יעילות וחסכוניות יותר.
• הפחתת עלויות: הורדת עלויות לכידת הפחמן באמצעות חדשנות ויתרונות לגודל.
• הרחבת יישומים: חקירת יישומים חדשים ל-CO2 שנלכד, כגון בייצור חומרים מתקדמים ודלקים.
• הרחבת הפריסה: פריסת טכנולוגיות לכידת פחמן בקנה מידה גדול כדי להשיג הפחתות פליטות משמעותיות.

מדיניות ממשלתית, כגון תמחור פחמן, תמריצי מס ותקנות, תשחק תפקיד מכריע בהאצת הפריסה של לכידת פחמן. שיתוף פעולה בינלאומי ושיתוף ידע יהיו חיוניים גם הם למימוש הפוטנציאל המלא של טכנולוגיה זו.

מספר מדינות מובילות את הדרך במחקר ופריסה של לכידת פחמן:

• נורווגיה: פרויקט סלייפנר בנורווגיה מאחסן CO2 באקוויפר מליח מאז 1996, ומדגים את הכדאיות ארוכת הטווח של אחסון גיאולוגי.
• ארצות הברית: לארה"ב יש מספר פרויקטי CCUS בקנה מידה גדול, כולל כאלה המתמקדים בהפקת נפט משופרת ובאחסון גיאולוגי. ממשלת ארה"ב גם סיפקה מימון משמעותי למחקר ופיתוח של לכידת פחמן.
• קנדה: לקנדה יש מספר פרויקטים של לכידת פחמן, כולל Boundary Dam של SaskPower ו-Alberta Carbon Trunk Line, מערכת צינורות CO2 בקנה מידה גדול.
• אוסטרליה: אוסטרליה משקיעה בטכנולוגיות לכידת פחמן, במיוחד עבור תעשיית הגז הטבעי.
• הממלכה המאוחדת: בריטניה מפתחת פרויקטים של לכידת פחמן כחלק ממאמציה להשיג פליטות נטו-אפס.

מסקנה

טכנולוגיית לכידת פחמן מהווה כלי חיוני במאבק נגד שינוי האקלים. בעוד שנותרו אתגרים, חדשנות מתמשכת, מדיניות תומכת ושיתוף פעולה בינלאומי סוללים את הדרך לפריסה רחבה יותר ולהשפעה גדולה יותר. על ידי לכידה וניצול או אחסון בטוח של CO2, אנו יכולים להתקרב לעתיד נקי ובר-קיימא יותר עבור כדור הארץ שלנו.

תובנות מעשיות

להלן מספר תובנות מעשיות עבור אנשים וארגונים המתעניינים בלכידת פחמן:

• הישארו מעודכנים: עקבו אחר ההתפתחויות האחרונות בטכנולוגיה ובמדיניות של לכידת פחמן. ארגונים כמו Global CCS Institute וסוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מספקים מידע ומשאבים יקרי ערך.
• תמכו במדיניות: קדמו מדיניות התומכת בלכידת פחמן, כגון תמחור פחמן, תמריצי מס ותקנות.
• השקיעו במחקר: תמכו במאמצי מחקר ופיתוח המתמקדים בשיפור היעילות והפחתת עלויות של לכידת פחמן.
• שקלו CCUS: בחנו הזדמנויות ליישום CCUS בארגון או בתעשייה שלכם.
• היו מעורבים בקהילות: צרו קשר עם קהילות מקומיות כדי לטפל בחששות לגבי לכידת ואחסון פחמן ולהבטיח שהפרויקטים מפותחים באופן אחראי ושקוף.

על ידי עבודה משותפת, נוכל לרתום את כוחה של לכידת הפחמן ליצירת עולם בר-קיימא ועמיד יותר בפני שינויי אקלים.