Karbonfangst og -lagring, også omtalt som CO2-håndtering, er et tiltak for å skille ut karbondioksid (CO2) fra en gasstrøm med etterfølgende forvaring av karbondioksidet på en permanent måte. Hensikten er å motvirke uønskede klimaendringer ved å redusere utslippet av karbondioksid til atmosfæren.

Karbonfangst og lagring omfatter en rekke metoder og teknologier som er foreslått å bli tatt i bruk. Til forskjell fra andre utslippsreduserende metoder, som for eksempel å erstatte bruken av fossile energikilder med fornybare eller andre utslippsfrie energikilder, er karbonfangst og lagring en måte å redusere utslippet av karbondioksid samtidig som en fortsetter å bruke fossilt brennstoff.

Karbondioksid (CO2) inngår i naturens eget kretsløp, men ved forbrenning av fossile energikilder frigjøres ekstra mengder som bidrar til at mengden av drivhusgasser i atmosfæren øker. Ekstra utslipp av CO2 kan også skje i tilknytning til boring etter olje. Videre kan CO2 frigjøres som følge av enkelte kjemiske prosesser innen prosessindustrien. De metoder som er utviklet for å redusere dette utslippet er i første omgang tenkt brukt i stasjonære anlegg der det er et stort punktutslipp av CO2. Eksempler på slike anlegg er store varmekraftverk som forbrenner fossilt brensel eller biomasse, deler av prosessindustrien som har store CO2-utslipp, og boreplattformer i tilknytning til petroleumsutvinning. Metodene som omtales nedenfor skiller seg fra hverandre ved at de anvendes på ulike trinn i prosessen.

(engelsk: post combustion capture)

Med denne metoden blir CO2 skilt fra avgassen etter forbrenning, men metoden kan også brukes i prosessindustrien med store CO2-utslipp. Avgassen, som i et gasskraftverk bare inneholder 3,5–4 prosent CO2, sendes til et tårn der det meste av karbondioksidet binder seg kjemisk til aminer. Etter denne behandlingen vil avgassen inneholde cirka 0,6 prosent CO2. Fra den CO2-rike aminblandingen skilles ren CO2 ut for videretransport og lagring. Aminene brukes deretter på nytt. Metoden har vært kjent og anvendt i små forbrenningsanlegg i lang tid. Å ta teknikken i bruk på store anlegg har vist seg å by på store tekniske og kostnadsmessige utfordringer, som knytter seg til nødvendig oppdimensjonering av anlegget som følge av de svært store gassmengdene som skal behandles.

(engelsk: pre-combustion)

En annen velkjent teknologi går ut på å reformere brenselet (gassifisert kull eller naturgass) før forbrenning finner sted. For eksempel kan en ved hjelp av dampreforming få dannet en syntesegass, som består av karbonmonoksid (CO) og hydrogen (H2), og som i neste trinn blir endret til CO2 og mer H2. CO2 kan da fanges inn fra en forholdsvis ren gasstrøm, hvorved hydrogenet kan benyttes i forbrenningsprosessen. Fordelen med denne metoden er at CO2 kan fanges ved trykk, noe som gjør fangstanlegget mindre og billigere. Selve kraftverket med reformering av brenselet blir imidlertid dyrere enn et konvensjonelt gasskraftverk. En annen ulempe er at hydrogen brenner ved høy temperatur som bidrar til økt utslipp av nitrogenoksider. Bruk av denne metoden er særlig aktuell når anlegget skal utformes med tanke på en kombinert produksjon av elektrisk energi og hydrogen, for eksempel til transportformål.

(engelsk: oxy-fuel combustion)

Ulempen ved å skille ut CO2 etter forbrenning er den lave konsentrasjonen av CO2 i avgassen. Dette skyldes i stor grad at luft inneholder store mengder nitrogen. Ved å fjerne nitrogenet fra luften før den brukes til forbrenning, får man en avgass som i hovedsak består av karbondioksid og vanndamp. Dette forenkler utskillelsen av CO2. Ved å kondensere ut vanndampen får man en nesten ren gass av karbondioksid som kan bli tatt hånd om og transportert til et egnet sted for lagring.

Ved siden av høye kostnader med å skille ut nitrogenet er ulempen med denne metoden at flammetemperaturen ved bruk av ren oksygen blir svært høy, og høyere enn det for eksempel en gassturbin tåler. I praksis må man derfor resirkulere avkjølt forbrenningsgass inn i forbrenningskammeret.

En egnet metode for lagring av CO2 må oppfylle to viktige kriterier. Den må være stabil slik at CO2 ikke på lang sikt siver ut i atmosfæren igjen. I tillegg må lagringsmetoden ha et stort lagringspotensial da det er snakk om svært store mengder som på lang sikt må tas hånd om. Årlig slippes det ut rundt 30 gigatonn CO2 per år på grunn av menneskelig aktivitet.

Den vanligste lagringsteknikken er å injisere CO2 ned i dype, stabile geologiske formasjoner, for eksempel i gamle petroleumsfelter eller dype saltvannsakviferer der CO2-gassen kan løses opp. CO2 kan også inngå i stabile kjemiske forbindelser som karbonater. Dyphavslagring av CO2 har også vært vurdert, men dette anses som risikabelt da det er fare for at problemene med forsuringen av havet kan bli forverret.

Norske myndigheter har tatt flere initiativ for å fremskynde arbeidet med å ta i bruk karbonfangst og lagring.

Gassnova ble opprettet som et statsforetak i 2007. Foretaket skal bidra til å fremskaffe løsninger som gjør at teknologi for fangst og lagring av CO2 tas i bruk og blir et effektivt klimatiltak. For eksempel har Gassnova det overordnede ansvaret for CLIMIT, som er det nasjonale programmet for forskning, utvikling og demonstrasjon av teknologi for CO2-håndtering.

I 2016 leverte Gassnova inn en idé-studie med forslag til fullskala CO2-fangst i Norge. Aktuelle kandidater er Norcem i Brevik, Yara i Porsgrunn og forbrenningsanlegget for avfall på Klemmetsrud i Oslo. Hvis dette blir realisert kan Norcem få verdens første CO2-fangstanlegg på en sementfabrikk.

I tilknytning til raffinerianlegget på Mongstad ble det lagt fram planer om et fullskala-anlegg for CO2-håndtering i et gasskraftverk, men dette arbeidet ble avsluttet høsten 2013. I stedet har myndighetene satset på å opprette et eget teknologisenter på Mongstad (TCM- Technology Centre Mongstad), som regnes for å være verdens største anlegg for testing og utvikling av teknologier for CO2-fangst.

Med dagens teknologi er det regnet med at et kraftverk kan redusere CO2-utslippene til atmosfæren med cirka 80 prosent sammenlignet med et anlegg uten CO2-håndtering. Renseprosessen krever imidlertid mye energi, noe som vil øke brenselbehovet i et anlegg med opptil 40 prosent. Samlede kostnader vil også øke betydelig. Ifølge Det internasjonale energibyrå (IEA) kan karbonfangst og lagring på global basis redusere verdens klimagassutslipp med opptil 28 prosent.

CO2-håndtering er fremdeles på utviklingsstadiet og har så langt ikke fått noen stor utbredelse i verden. Foreløpig er det kun mindre anlegg, til dels forsøksanlegg, som er satt i drift.

De fleste CO2-håndteringsprosjekter som er i drift i dag skiller ut CO2 fra en naturgasstrøm. Karbonfangst på Sleipner og Snøhvit er eksempler på dette. Verdens første fullskala CO2-fangst på et kullkraftverk er etablert på Boundary Dam i Canada, og kom i drift i oktober 2014.

På gassfeltet Sleipner blir CO2 separert fra produsert naturgass og injisert i en saltvannsakvifer, som ligger rundt 1000 meter under havbunnen. Dette har pågått siden 1996.

På gassfeltet Snøhvit blir utvunnet gass behandlet ved LNG-anlegget på land der CO2 blir skilt ut, fraktet tilbake og deponert i en sandstein-formasjon i gassfeltet.

I Weyburn-Midale i Canada benyttes en gassifiseringsprosess som omder kull til en syntesegass. Rundt 2,8 megatonn CO2 per år blir fanget inn, og brukt til økt oljeproduksjon (EOR – enhanced oil recovery) i oljefelt i provinsen Saskatchewan.

Boundary Dam er et kanadisk kraftverk basert på brunkull, med en samlet ytelse på 813 MWe. I ett av kraftverkets produksjonsenheter er det installert et renseanlegg for å redusere utslippet av SO2, NOx og CO2. Utslippet av CO2 reduseres med 90 prosent samtidig som kraftproduksjonen fra enheten reduseres fra 139 MWe til 110 MWe. Anlegget ble offisielt åpnet i oktober 2014, og regnes som verdens første fullskalaanlegg for CO2-håndtering av et kullkraftverk. Anlegget blir kommersielt drevet, der en bruker innfanget CO2 til økt produksjon i nærliggende oljefelt. Med den valgte løsning blir bare halvparten av innfanget CO2 lagret på en permanent måte. Resten slippes ut i atmosfæren.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.