karbonfangst og -lagring

Teknologisenteret på Mongstad (Technology Centre Mongstad – TCM) tester ulike metoder for fangst og rensing av CO2 fra oljeraffineriet og varmekraftverket som er i drift på Mongstad. Senteret åpnet i mai 2012, og var da er verdens største anlegg for testing og utvikling av teknologier for CO2-fangst.
Av .

Artikkelstart

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

Faktaboks

Også kjent som
CO2-håndtering engelsk: Carbon capture and storage (CCS)

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 på, 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.

Metoder for å skille ut CO₂

Rensing etter forbrenning

(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.

Rensing av gassen før forbrenning

(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.

Forbrenning med oksygen

(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.

Lagringsmetoder

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 initiativ

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

Langskip

Langskip er et prosjekt for fangst, transport og lagring av CO₂ i Norge. Prosjektet ble presentert i en Stortingsmelding i 2020. I første omgang tar Regjeringen sikte på å støtte fangst av CO₂ ved Norcems sementfabrikk i Brevik og Fortum Oslo Varme sitt avfallshandteringsanlegg i Oslo. Transport- og lagringsprosjektet Northern Lights skal frakte flytende CO₂ med skip fra fangstanleggene til en mottaksterminal i Øygarden i Vestland. Derifra vil CO₂ bli pumpet gjennom rør til et lager under havbunnen.

Gassnova

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.

Mongstad

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.

Karbonfangst og lagring i praksis

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.

Eksempler

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.

Sleipner-feltet

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.

Snøhvit-feltet

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.

Gassifisering av kull i Canada

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.

Kullkraftverket Boundary Dam

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.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer (2)

skrev terje tollefsen

Å benevne CO2-fangst og lagring som karbonfangst og -lagring er for upresist idet hvert CO2-molekyl består av kun ett atom karbon og hele to atomer oksygen. Det skulle bety at hvert molekyl CO2 består av dobbelt så mye oksygen som karbon. Det igjen betyr at jordens atmosfære blir frarøvet oksygen ved angjeldende prosess. Dersom prosessen får et stort nok omfang, vil det kunne medføre at jordens atmosfære får et påviselig lavere oksygeninnhold med tilhørende negative følger.

skrev Knut A. Rosvold

Vi behøver ikke å være redd for at jordens atmosfære blir frarøvet uakseptable mengder oksygen ved angjeldende prosess.

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg