Нивата на въглероден диоксид са критични

На третата отворена среща по Националната научна програма „Нисковъглеродна енергия за транспорта и бита (ЕПЛЮС)“ бяха представени резултати от научната работа в трите компонента на програмата – „Съхранение и преобразуване на възобновяема енергия“, „Електрически превозни средства и водородна мобилност“ и „Ефективни методи за улавяне и оползотворяване на СО2“. Представени бяха и първите критични анализи върху състоянието на научните изследвания и пазара в областите на Програмата, както и защитени с патенти и полезни модели разработки. Програмата се финансира от Министерството на образованието и науката и в нейното изпълнение по компонент 3 участват 7 института на БАН и три университета. За резултатите от работата в компонент 3 говори доц. д-р Димитър Панайотов от Института по обща и неорганична химия – БАН.

Ефективните методи за улавяне и оползотворяване на въглероден диоксид (СО2) са неразделна част от начина, по който трябва да се осъществи приетата у нас Стратегия за нисковъглеродна енергия за транспорта и бита“, казва доц. Димитър Панайотов. Научната общност в света успя да убеди политиците, че човешката дейност променя планетата, и доказа, че въглеродният диоксид, емитиран в атмосферата при изгаряне на изкопаеми горива, води до критични изменения на климата. И това създава реална опасност за хората и екосистемите на нашата планета. Концентрациите на въглероден диоксид устойчиво се повишават въпреки големите усилия за намаляване на емисиите.
„В екипа работим по два подхода – разказва ученият. – Единият е улавяне и съхранение на СО2, а другият – улавяне и оползотворяване на емисиите на СО2 от локални източници като електроцентрали и индустриални системи, с което да се предотврати освобождаването му в атмосферата. И при двата подхода най-важен е първият етап – улавянето на въглеродния диоксид. Той може да се улавя от течности или твърди вещества съответно чрез процесите абсорбция и адсорбция. При абсорбцията проблем е обемът на течността, необходими са големи апарати, както и много енергия за загряването ѝ, тъй като поглъщането и отделянето на СО2 са температурно зависими процеси. И това изисква много големи инвестиции.“
След като CO2 бъде изолиран от останалите отпадни газове, той може да бъде изолиран и съхраняван в геоложки формирования, отработени находища или солеви водоносни хоризонти, където да престои стотици години, без да се емитира в атмосферата, уточнява ученият. Самото отвеждане до подобни хранилища може да стане с контейнери, по тръбопроводи или други начини. Другата възможност е да се съхранява на дъното на моретата, тъй като въглеродният диоксид образува хидрати. Подобна практика има в Норвегия.
„В цялата европейска общност има разработки в тази насока и нашите проучвания може да се приложат и на други места. Не е задължително това да бъде само в България, където нямаме подходящи условия за съхраняване на изолирания въглероден диоксид – казва доц. Панайотов. – Има различни режими на изгаряне, на улавяне, на транспортиране и всичко това подробно е описано в критичния анализ, представен с работен пакет 1 на нашата разработка. Работни пакети 2 и 3 от нашата програма разработват нови материали за улавяне на CO2.“
Има и друг начин за улавяне на въглероден диоксид, при който той се транспортира до места, където може да бъде превърнат в ценни продукти като метан и метанол. Работни пакети 4 – 6 разработват нови материали и иновативни подходи за оползотворяване на CO2 чрез химически синтез на полезни вещества и материали. Изследва се процесът на въглеродната минерализация, при който СО2 се превръща в калциев карбонат, който може да се използва в строителството. Така хем вредният газ се запечатва, без да излита в атмосферата, хем се използва за получаване на цимент. Пепелта, получена при изгаряне на дървесина, на селскостопански продукти като слама, може да поглъща СО2, тъй като съдържа калий, калций, които образуват карбонати и по този начин свързват необратимо въглеродния диоксид. Много важно е процесите на съхранение да имат до голяма степен елемент на необратимост, подчертава ученият. Научният екип разработва и методи като култивация на водорасли, които отнемат СО2.
Друг метод, който вече има голямо приложение в света, например в САЩ, е да се увеличи добивът на нефт. При изпомпване на находищата винаги остават до около 40% нефт. Учени предлагат да се вкарва под налягане въглероден диоксид, което ще помогне да се изтласка целият нефт, а в същото време СО2 остава „арестуван“ под земята. Същото важи и за газовите находища.
„Започнахме работа по тази национална научна програма, когато още не съществуваше европейският Зелен пакт – казва доц. Панайотов. – Но вече се водеше политика в тази посока, чието начало сложи срещата на високо равнище за Земята в Рио де Жанейро през 1992 г., на която се постави проблемът с промените на климата. Срещата в Ню Йорк също се занимава с тази тема, а на срещата в Киото за първи път се призовават управляващите в света да се ангажират с тези проблеми. На срещата в Париж се решава това да стане държавна политика. Малко преди да се сключи Зеленият пакт, държавите членки имаха за задача да разработят национални планове за борба с климатичните изменения. България осъществи три етапа на такъв национален план.
Първата основна задача на компонент 3 беше изработването на този критичен анализ, в който да представим върху какво работим по изпълнение на научната програма. Другата ни основна задача е да се разширят и задълбочат разбирането и оценяването на подходите за улавяне, съхранение и оползотворяване на въглероден диоксид. Според мнозина важно е да се спре използването на невъзобновяеми източници като нефт, въглища, газ. Но това няма да е достатъчно, за да се постигнат поставените цели за намаляване нивата на СО2, показват научните изследвания. При все че между 1990 г. и 2018 г. икономиката в ЕС нарасна с 61%, Съюзът намали емисиите на парникови газове с 23%. Настоящите политики обаче ще намалят емисиите на парникови газове само с 6% до 2050 г. Еврокомисията ще представи план, включващ оценка на въздействието, в който се предвижда да се повиши по отговорен начин целта на ЕС за намаляване до 2030 г. на емисиите на парникови газове до поне 50 %, като стремежът е да се достигнат 55%, спрямо нивата от 1990 г.
Затова е необходимо да има консолидирана научна общност, интегрирана инфраструктура и върхови научни изследвания за създаване на нови материали и иновативни подходи за улавяне и оползотворяване на СО2.“
Като пример за нов материал доц. Панайотов дава металорганичните структури, които имат огромна специфична повърхност. В един грам от такъв материал повърхността е като на футболно поле. С тези нови материали може да се направи композит с други неорганични вещества или катализаторни системи, които нямат толкова голяма повърхност и развита структура. Металорганичните мрежи имат канали, които са нещо като транспортни системи, които ще позволяват да работи подобна адсорбционна или каталитична система. Според доц. Панайотов двата подхода – на улавяне и съхранение и улавяне и оползотворяване на СО2, могат да се допълват от другите нисковъглеродни технологии за смекчаване на последиците от климатичните изменения.

Директивата на Европарламента

На 23 април 2009 г. е приета Директива на Европейския парламент и на Съвета на Европа относно съхранението на въглероден диоксид в геоложки формации, пише в критичния анализ. Тя установява правна рамка за безопасно за околната среда съхранение на въглероден диоксид в геоложки формации, което да даде принос в борбата с изменението на климата. Предварителни изчисления, извършени с цел оценка на въздействието на Директивата и посочени в направената от Комисията оценка на въздействието, показват че до 2020 г. могат да бъдат съхранени 7 млн. тона СО2, а до 2030 г. – до 160 млн. тона, като се изхожда от предположението за 20-процентно намаление на емисиите на парникови газове до 2020 г. Освен това, при условие че се получи помощ за съхранение на CO2 от частни, национални и общностни източници и се докаже, че тази технология е безопасна за околната среда. Избегнатите емисии от СО2 през 2030 г. биха могли да съставляват около 15% от необходимото намаление в ЕС. Настоящата директива следва да се прилага по отношение на съхранението на СО2 в геоложки формации на територията на държавите членки, в техните изключителни икономически зони и на континенталния им шелф по смисъла на Конвенцията на Организацията на обединените нации по морско право.