Ископаемое будущее. Почему глобальное процветание человечества требует больше нефти, угля и природного газа

Теперь мы знаем, что в ближайшие несколько десятилетий не существует масштабируемой замены ископаемому топливу, и уж точно нет ничего, что позволило бы нам ограничить, не говоря уже о том, чтобы исключить использование ископаемого топлива к 2050 году без массовых разрушений и смертей.

Поскольку большая часть опасений по поводу использования ископаемого топлива связана с выбросами CO2, естественно, задать вопрос: Можем ли мы продолжать использовать ископаемое топливо и использовать технологию, чтобы каким-то образом улавливать CO2?

Ответ: не рентабельно.

Существует два основных предлагаемых подхода к улавливанию CO2: прямой и косвенный.

 

Прямое улавливание включает в себя улавливание конкретного CO2, выделяемого при данном использовании ископаемого топлива, например, улавливание CO2 в выхлопе угольной электростанции. Примером такого подхода является угольная или газовая электростанция, использующая "улавливание и секвестрацию углерода".

Косвенное улавливание включает в себя улавливание CO2 из любой точки мира для компенсации CO2, выброшенного в результате использования ископаемого топлива. Именно такой подход используется в многочисленных видах "углеродных компенсаций".

Как прямой, так и косвенный улавливание CO2 сегодня невероятно малы из-за фундаментальных проблем с себестоимостью в масштабе.

В 2019 году мир выбросил более 36 миллиардов метрических тонн CO2. Уловленный прямо или косвенно объем составил одну тысячную от этого количества.

Почему?

Причина та же, что и у многих других процессов, о которых я рассказывал: это непомерно дорого для масштабирования.

Давайте сначала рассмотрим прямой захват.

Прямое улавливание в масштабе гораздо более правдоподобно, чем косвенное улавливание, из-за физики, связанной с этим. Прямой улов подразумевает захват потока выбросов CO2 непосредственно с электростанции или другого источника, где они находятся в очень высокой концентрации. Физически гораздо легче уловить что-то в высокой концентрации, чем что-то в низкой концентрации - как мы увидим на примере методов косвенного улавливания CO2 "захватом воздуха".

Но даже прямой захват не может быть масштабирован при низких затратах.

В небольших масштабах это не только недорого, но и выгодно - когда CO2 улавливается непосредственно в месте выброса, а затем направляется в какой-либо промышленный процесс, где он будет полезен, и компании будут за это платить.

Например, нефтедобывающие компании будут платить за уловленный CO2, потому что они могут закачивать его в землю, чтобы облегчить добычу нефти; давление CO2 помогает получить больше нефти из земли.

Но в этом процессе мы видим основной элемент немасштабируемости. В мире добывается столько нефти, что можно утилизировать лишь небольшую часть наших ежегодных выбросов CO2.

Все предлагаемые методы рентабельного улавливания CO2, обычно для промышленных целей, имеют одни и те же проблемы масштабируемости. Основная математика заключается в том, что только около 230 миллионов тонн CO2 используется промышленностью во всем мире, по сравнению с десятками миллиардов тонн, выбрасываемых людьми каждый год.

Поэтому нет ничего похожего на способ выгодного улавливания даже 1 процента мировых выбросов.

Как насчет того, чтобы улавливать их с небольшими потерями, чтобы энергия ископаемого топлива была лишь немного дороже, но без выбросов CO2?

Нет никаких доказательств того, что это можно сделать в больших масштабах.

Одна из серьезных проблем, связанных с непосредственным улавливанием CO2 в масштабах страны, заключается в том, где его хранить. CO2 - это газ, который занимает много места.

Существуют предложения по хранению CO2 под землей, на морском дне или в какой-либо другой форме, которая является стабильной и предотвращает повторное выделение в течение длительного периода времени. Некоторые первые эксперименты показали перспективность хранения CO2 в скальных породах. Но нет ничего, что могло бы справиться со значительной долей наших ежегодных выбросов, не делая энергию намного дороже.

Как бы ни были плохи все эти препятствия на пути к масштабу для прямого улавливания CO2, ситуация с косвенным улавливанием CO2 намного хуже.

Все формы косвенного улавливания сталкиваются с физической проблемой концентрации, о которой я говорил ранее: они пытаются получить CO2 не из потока выхлопных газов, где он высококонцентрирован, а из обычного воздуха, где он существует в очень низкой концентрации.

Самый физически изящный способ извлечения CO2 из обычного воздуха - это растения. Поэтому многие программы "компенсации выбросов углекислого газа" предполагают посадку деревьев или восстановление мангровых зарослей и солончаков, что, по крайней мере, может привести к чистому удалению CO2 из атмосферы.