Вуглецева головоломка

Вчені намагаються знайти місця для поховання вуглекислоти, яка утворюється при спалюванні викопних видів палива і згубно впливає на клімат нашої планети.

Схід штату Огайо, вугільна електростанція R.E. Burger. Поруч з нею на зарослому бур'янами пустирі стирчить оголовок свердловини - залізяка двометрової висоти. Виглядає він не надто серйозно - так, щось на зразок збільшеного пожежного гідранта. Тим не менш і цей оголовок, і сама свердловина, що йде під ним в скелястий грунт на глибину 2,5 км, являють собою реалізацію досить честолюбного плану - спроби загнати причини глобального потепління під землю.

Це один з експериментів, націлених на те, щоб організувати в земних глибинах вічні захоронення двоокису вуглецю (CO2), побічного продукту, що завжди утворюється при спалюванні викопних видів палива і здатного впливати на земний клімат. Фінансується цей проект міністерством енергетики США, Інститутом досліджень у галузі електроенергії, а також безліччю громадських і приватних партнерів.

Цей підхід називають «вуглецевою секвестрацією». Вуглекислий газ відокремлюється від інших продуктів згоряння (точно так само, як на фільтрах сучасних електростанцій з диму виділяють забруднення типу сажі або двоокису сірки), а потім підшукують місце - під землею, на океанському дні або де-небудь ще - щоб цю речовину закласти на зберігання.

На практиці навіть просто виділення вуглекислого газу - клопітке завдання, що вимагає і великих витрат енергії, і серйозних капіталовкладень. Але цей етап блідне поруч з другою метою - як закласти на зберігання настільки великі кількості вуглекислоти.

Одна 1000-мегаватна вугільна електростанція може щорічно викидати через свої димові труби по 6 млн тонн вуглекислоти. Сотні таких електростанцій, що працюють по всьому світу, зливають в атмосферу більше третини з тих 25 млрд тонн СО2, які людство щорічно розвіює за вітром, і поки не видно ні найменших натяків на те, що цей процес сповільниться.

У Сполучених Штатах різні енергетичні компанії проектують зараз ще сотню вугільних електростанцій. Китай планує на найближчі п'ять років щотижневу здачу в експлуатацію по одній новій вугільній станції. Національні академії наук усього світу на численних міжнародних зустрічах дійшли одностайного висновку - викиди в атмосферу продуктів спалювання вугілля являють собою найвагоміший фактор у проблемі глобального потепління.

Результати комп'ютерного моделювання демонструють географічний розподіл викидів діоксиду вуглецю при спалюванні викопного палива. Карта була розрахована на основі даних 1987 року про споживання природного газу, сирої нафти і вугілля різними країнами. Дані про викиди були співвіднесені з населенням країн (виходячи з споживання енергії на душу населення) і зображені на карті. Колірна шкала градуйована в кілограмах вуглецю на 1 м порожній рік. Для областей, зафарбованих чорним, дані відсутні. Викиди діоксиду вуглецю, який є типовим «парниковим» газом, зазвичай прийнято приймати за один з основних показників глобального потепління.

Навіть якщо стиснути отриманий СО2 до рідкого стану, кількість вуглекислоти, виробленої на 1000-мегаватній електростанції за 60-річний термін експлуатації, здатна викликати оторопь - це буде 3 млрд тих барелів, якими зараз прийнято вважати нафту. Підземне сховище, яке було б здатне прийняти таку кількість двоокису вуглецю, має бути раз на шість більше, ніж те, що нафтовики вважають гігантським родовищем (для такої категорії характерний запас нафти принаймні в 500 млн барелів). Помножимо цей обсяг на сотні наявних електростанцій, і перед нами постане проблема секвестрації у всьому її гігантському масштабі. Якщо послухати Говарда Херцога, старшого інженера-дослідника в Массачусетському технологічному інституті, то стає зрозуміло, що питання стоїть про створення цілої нової галузі у світовій промисловості. «Кількість споживаної нами щодня нафти може виявитися приблизно аналогічною кількості СО2, яку щодня потрібно кудись прилаштовувати», - говорить він. Саме зараз вчені та інженери закладають основи під галузь, яка буде займатися зберіганням окису вуглецю, а напрямки, в яких пропонують рухатися, включають в себе і перевірені технологічні рішення, і революційні ідеї на межі фантастики.

Зберігання в соляних камерах

У нинішньому році експериментальна фільтруюча установка на основі аміаку почне відловлювати вуглекислий газ з димових труб електростанції Burger. Уловлений газ будуть стискати до надкритичного стану і заганяти на півтора кілометра вниз по свердловині - у величезні поклади пористого пісковика, заповненого розсолом.

Ми сидимо в маленькому трейлері в декількох метрах від оголовка свердловини, керівник проекту Філ Ягуцкі (співробітник компанії Batelle Laboratories) показує нам схему мінеральних відкладень, а точніше, шар щільної скельної породи, що покриває зверху поклади пісковика. Спонсори проекту сподіваються, що цей шар буде непроникним для вуглекислоти. «Скельна покрівля повинна служити пасткою, що утримує оксид вуглецю саме там, куди ми його закачаємо», - говорить Ягуцкі.

Ця ідея повинна спрацювати - в аналогічних геологічних утвореннях нафта і природний газ чекали нас мільйони років, поки їх не проткнули бури геологів. Однак чи зможемо ми знайти достатньо природних сховищ з кришками, що щільно закриваються, щоб залити туди всю виділену в промисловості вуглекислоту? Згідно з проведеними нещодавно дослідженнями глибоко залягають соляні утворення під штатом Пенсільванія здатні вмістити в себе вуглекислотні викиди 79 вугільних електростанцій цього штату, які будуть вловлені за 300 років експлуатації.

Використання вуглекислоти при видобутку нафти

На продуваються вітрами рівнинах Північної Дакоти можна знайти зразок вуглецевої пастки іншого типу, а кілометрів на 300 на північ - ще один варіант сховища для цього добра. Вже з 2002 року безперервний потік двоокису вуглецю, який виробляє хімічне підприємство Great Planes "