การจับคาร์บอนและการจัดเก็บ: มันคืออะไรและมันทำงานอย่างไร

การจับคาร์บอนคืออะไร?

การจับคาร์บอนหมายถึงเทคนิคต่าง ๆ ที่ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ผลิตโดยโรงไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรมอื่น ๆ โดยทั่วไปก่อนที่จะสามารถปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศและมีส่วนร่วมในภาวะโลกร้อน คาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกจับด้วยวิธีหนึ่งนั้นมีการรีไซเคิลเพื่อวัตถุประสงค์อื่นหรือเก็บไว้ซึ่งไม่สามารถหลบหนีได้ - กระบวนการที่เรียกว่าการกักเก็บคาร์บอน

การจับคาร์บอนทำงานอย่างไร

มีเทคโนโลยีที่แตกต่างกันหลายอย่างที่มีการใช้งานหรือได้รับการพัฒนาสำหรับการจับคาร์บอน รวมถึง:

การจับคาร์บอนหลังการเผาไหม้: ในการใช้งานที่กว้างที่สุดในปัจจุบันเทคโนโลยีนี้รวบรวมการปล่อยควันเรียกว่าก๊าซไอเสียก่อนที่พวกเขาจะสามารถปล่อยออกสู่อากาศได้ ในเทคนิคหนึ่งที่เรียกว่าการดูดซับหรือการดูดซับการปล่อยมลพิษจะถูกส่งเข้าไปในอุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวดูดซับซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์โต้ตอบกับตัวทำละลายเคมีที่ดูดซับได้ทำให้มันถูกแยกออกจากก๊าซส่วนประกอบอื่น ๆ ซึ่งจะถูกปล่อยออกมา จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์และตัวทำละลายจะถูกแยกออกเพื่อให้ตัวทำละลายสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกบีบอัดเพื่อการขนส่งและการจัดเก็บ

การดักจับก่อนการเผาไหม้: กระบวนการนี้จะกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากแหล่งเชื้อเพลิงก่อนที่จะถูกเผาอย่างเต็มที่

การจับการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงออกซิเจน: ในรูปแบบของการจับตัวนี้เชื้อเพลิงจะถูกเผาในบรรยากาศของออกซิเจนเกือบบริสุทธิ์แทนที่จะเป็นอากาศธรรมดาซึ่งสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งง่ายต่อการรวบรวม

การจับอากาศโดยตรง: แตกต่างจากสามวิธีแรกซึ่งทั้งหมดเกิดขึ้นที่แหล่งกำเนิดการปล่อยอากาศความพยายามในการจับอากาศโดยตรงเพื่อดึงคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศไม่ว่าจะพบที่ไหนก็ตาม ในการทำเช่นนั้นแฟน ๆ ยักษ์จะดูดอากาศเข้าไปในอุปกรณ์ที่เรียกว่านักสะสมซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกแยกออกจากกันด้วยวิธีการที่คล้ายกับการดักจับหลังการเผาไหม้ เทคนิคนี้ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในขั้นตอนการทดลอง ณ ปี 2024

ประเภทของที่เก็บคาร์บอน

เมื่อจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สำเร็จแล้วคำถามต่อไปคือจะทำอย่างไรกับมัน? ตัวเลือกหนึ่งคือการจัดเก็บหรือจัดเรียงมันซึ่งอาจไม่เป็นอันตรายต่อบรรยากาศ มีการจัดเก็บพื้นฐานสองประเภท: ธรณีวิทยาและชีววิทยา

ที่เก็บธรณีวิทยา: ในการจัดเก็บทางธรณีวิทยาคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกจับจะถูกฉีดลึกลงไปใต้ดินหลังจากได้รับความร้อนและมีแรงดันเข้าสู่คาร์บอนไดออกไซด์“ ยิ่งใหญ่” เป็นกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาอธิบายว่า Supercritical Co₂“ มีคุณสมบัติบางอย่างเช่นก๊าซและคุณสมบัติบางอย่างเช่นของเหลวโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันมีความหนาแน่นเหมือนของเหลว แต่มีความหนืดเหมือนก๊าซข้อได้เปรียบหลักของการจัดเก็บ CO₂ในสภาพที่สำคัญยิ่งคือปริมาณการจัดเก็บข้อมูลที่ต้องการน้อยกว่าถ้า CO₂อยู่ที่ 'มาตรฐาน' (ห้อง)-เงื่อนไขความดัน” ผู้ร่วมงาน₂ติดอยู่ใต้ชั้นหิน

ที่เก็บข้อมูลทางชีววิทยา: การจัดเก็บทางชีววิทยาขึ้นอยู่กับกระบวนการทางธรรมชาติทั้งการจับและเก็บคาร์บอนไดออกไซด์เช่นผ่านการปลูกป่าที่ต้นไม้และพืชอื่น ๆ จะดูดซับและเก็บรักษาไว้รวมทั้งผลิตออกซิเจนผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

การจับคาร์บอนและการจัดเก็บ (CCS) เทียบกับการจับคาร์บอนการใช้ประโยชน์และการจัดเก็บ (CCUS)

แทนที่จะเป็นเพียงแค่การดักจับและฝังคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านกระบวนการจับคาร์บอนและการจัดเก็บ (CCS) เทคโนโลยีบางอย่างอนุญาตให้นำไปใช้ในการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการจับคาร์บอนการใช้ประโยชน์และการจัดเก็บ (CCUs)

ตามความคิดริเริ่มด้านสิ่งแวดล้อมที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) บางตัวคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ถูกสูบเข้าสู่บ่อน้ำมันเพื่อเป็นวิธี“ ล้างน้ำมันที่ยากต่อการขยาย” นอกจากนี้ยังใช้ในเรือนกระจกบางแห่งเพื่อช่วยปลูกพืช การใช้งานที่มีศักยภาพอื่น ๆ ได้แก่ “ Turning Co₂ลงในพลาสติกวัสดุก่อสร้างเช่นซีเมนต์และคอนกรีตเชื้อเพลิงวัสดุแห่งอนาคตเช่นเส้นใยคาร์บอนและกราฟีนและแม้กระทั่งผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนเช่นเบกกิ้งโซดาสารฟอกขาวสารป้องกันการแข็งตัวหมึกและสี” สิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่ในการผลิตที่กว้างตั้งแต่ปี 2567

ข้อดีและข้อเสียของการจับคาร์บอน

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการจับคาร์บอนคือมีศักยภาพที่จะชะลอตัวและอาจย้อนกลับการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อนการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและอันตรายทั้งหมดที่เกิดขึ้น

ข้อเสียหลัก ณ จุดนี้คือค่าใช้จ่าย - โดยเฉพาะค่าใช้จ่ายในการปรับขนาดจนถึงจุดที่มันจะมีผลกระทบมาก ในรายงานปี 2023 จากแผงควบคุมระหว่างรัฐบาลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศการจับคาร์บอนได้รับการจัดอันดับว่าเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดและแพงที่สุดในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งจัดอันดับต่ำกว่าตัวเลือกลมแสงอาทิตย์ความร้อนใต้พิภพและพลังงานนิวเคลียร์

ข้อกังวลที่เกี่ยวข้องคือการเน้นการจับคาร์บอนนั้นไม่จำเป็นต้องชะลอการสลับการสลับจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไปสู่พลังงานหมุนเวียนแหล่งที่มา เป็นบทความ 2021 ในทบทวนเทคโนโลยี MITกล่าวว่า“ เสียง, ข่าว, และ hype กำลังให้การรับรู้ว่าการกำจัดคาร์บอนจะราคาถูกเรียบง่ายปรับขนาดได้และเชื่อถือได้ - ไม่มีสิ่งใดที่เราสามารถไว้วางใจได้”

กลุ่มผู้สนับสนุน Food & Water Watch นั้นทื่อมากขึ้น:“ การจับคาร์บอนและการจัดเก็บ (CCS) เป็นโครงการที่ใหญ่ที่สุดของอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ยังชักชวนผู้คนว่าวิกฤตสภาพภูมิอากาศสามารถแก้ไขได้ในขณะที่ยังคงขึ้นอยู่กับสิ่งที่พวกเขาขาย” มันเรียกว่า CCS“ BOGUS”“ น้ำมันงู”“ การหลอกลวง” และ“ อุบายทางการตลาด”

การจับคาร์บอนกับคาร์บอนชดเชย

การชดเชยคาร์บอนเกี่ยวข้องกับการชดเชยการปล่อยมลพิษโดยการระดมทุนโครงการที่ลดหรือลบ CO₂จากบรรยากาศเช่นการป่าไม้หรือการริเริ่มพลังงานทดแทน บุคคลและ บริษัท มักจะใช้ออฟเซ็ตเพื่อสร้างความสมดุลระหว่างการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทำให้พวกเขาสามารถเรียกร้องความเป็นกลางของคาร์บอนได้

ความแตกต่างหลักระหว่างการชดเชยคาร์บอนและการจับคาร์บอนอยู่ในวิธีที่พวกเขาจัดการกับการปล่อยมลพิษการชดเชยคาร์บอนเป็นทางอ้อมมากกว่าเนื่องจากไม่ได้ป้องกันการปล่อยมลพิษจากการเกิดขึ้น แต่ค่อนข้างชดเชยพวกเขาหลังจากข้อเท็จจริง ตัวอย่างเช่น บริษัท อาจชดเชยการปล่อยมลพิษโดยการลงทุนในโครงการที่ปลูกต้นไม้ที่ดูดซับ CO₂เมื่อเวลาผ่านไป การจับคาร์บอนจะจัดการกับการปล่อยมลพิษโดยตรงที่แหล่งกำเนิด CO2 ก่อนที่จะสามารถเข้าสู่บรรยากาศได้ สิ่งนี้ทำให้การจับคาร์บอนอาจมีค่ามากกว่าสำหรับอุตสาหกรรมที่ยากต่อการแยกคาร์บอนเช่นการผลิตปูนซีเมนต์และเหล็กกล้า

ความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความสามารถในการปรับขนาดและผลกระทบระยะยาวการชดเชยคาร์บอนค่อนข้างง่ายต่อการใช้งานและสามารถปรับขนาดได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากมักจะเกี่ยวข้องกับการลงทุนในโครงการที่มีอยู่ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของมันบางครั้งก็ถูกสอบสวนเนื่องจากโครงการที่ชดเชยทั้งหมดไม่ได้ส่งผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมตามสัญญา มีกรณีที่มีเอกสารมากมายเกี่ยวกับการล้างกรีนซึ่งโครงการชดเชยสร้างผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่พึงประสงค์การจับคาร์บอนในขณะที่อาจมีผลกระทบมากขึ้นในการลดการปล่อยมลพิษเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญในแง่ของต้นทุนเทคโนโลยีและโครงสร้างพื้นฐาน

ประวัติความเป็นมาของการจับคาร์บอน

การจับคาร์บอนมีอายุย้อนกลับไปอย่างน้อยปี 1920 เมื่อเครื่องเจาะน้ำมันและก๊าซเริ่มแยกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซมีเธนซึ่งพวกเขาสามารถขายได้ แต่ดูเหมือนว่าจะติดอยู่ในวงกว้างมากขึ้นในปี 1970 เมื่อเครื่องเจาะเริ่มฉีดเข้าไปในบ่อน้ำมันเพื่อช่วยในกระบวนการสกัดน้ำมัน สิ่งนี้เรียกว่าการกู้คืนน้ำมันขั้นสูง

ความคิดดังกล่าวได้รับแรงผลักดันในช่วงปี 1980 และ 1990 เนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางมากขึ้น ถึงกระนั้นความคืบหน้าก็ช้า มีสิ่งอำนวยความสะดวก CCU เชิงพาณิชย์ประมาณ 45 แห่งใน Operation Worldwide ตามหน่วยงานพลังงานระหว่างประเทศรวมถึง“ โครงการกว่า 700 โครงการในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนา” ณ เดือนเมษายน 2567

อนาคตของการจับคาร์บอน

ในขณะที่การจับคาร์บอนมีนักวิจารณ์มากมาย แต่คนอื่น ๆ ก็เห็นว่าเป็นมาตรการชั่วคราวที่มีประโยชน์ ในฐานะที่เป็นหน่วยงานพลังงานระหว่างประเทศวางระบบ CCUS“ สามารถดัดแปลงใหม่ไปยังโรงไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรมที่มีอยู่ซึ่งช่วยให้การดำเนินงานของพวกเขายังคงดำเนินต่อไปมันสามารถจัดการกับการปล่อยมลพิษในภาคที่ยากต่อการหลบหนีโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรมหนักเช่นซีเมนต์เหล็กหรือสารเคมี” องค์กรกล่าวว่า CCU สามารถ“ ลบ CO ได้₂จากอากาศไปจนถึงสมดุลการปล่อยมลพิษที่หลีกเลี่ยงไม่ได้หรือยากที่จะลดลง”

ส่วนหนึ่งของความคิดเห็นเกี่ยวกับเว็บไซต์ของ World Economic Forum หมายเหตุ“ นักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศอ้างว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะไปถึงเป้าหมายสุทธิ [คาร์บอน] โดยไม่ต้องใช้ CCUs ในระดับโลกที่กว้าง” แต่มันเสริมว่า“ ข้อบกพร่องของเทคโนโลยีเหล่านี้รวมถึงค่าใช้จ่ายสูงและประสิทธิภาพต่ำจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขก่อนที่ CCU จะสามารถปรับใช้ได้ในระดับและกลายเป็นโซลูชันสภาพภูมิอากาศที่มีประสิทธิภาพ”

ในสหรัฐอเมริกาพระราชบัญญัติการลงทุนและงานโครงสร้างพื้นฐานผ่านไปในปี 2564 จัดสรรมากกว่า $ 12 พันล้านสำหรับโครงการ CCUs - เงินที่ค่อยๆถูกใช้ไปยกตัวอย่างเช่นในเดือนสิงหาคม 2566 กระทรวงพลังงาน (DOE) ประกาศว่ามีการลงทุนสูงถึง 1.2 พันล้านเหรียญสหรัฐในโรงงานจับอากาศโดยตรงเชิงพาณิชย์สองแห่งในรัฐลุยเซียนาและอีกแห่งหนึ่งในเท็กซัส DOE กล่าวว่าการลงทุน“ มีวัตถุประสงค์เพื่อเริ่มต้นเครือข่ายทั่วประเทศของไซต์กำจัดคาร์บอนขนาดใหญ่เพื่อจัดการกับมลพิษคาร์บอนไดออกไซด์มรดกและเติมเต็มการลดการปล่อยมลพิษอย่างรวดเร็ว”จากข้อมูลของ Global CCS Institute มีสิ่งอำนวยความสะดวก 564 แห่งในการจับคาร์บอนทั่วโลกและไปป์ไลน์การจัดเก็บ ณ เดือนมีนาคม 2567

บรรทัดล่าง

การจับคาร์บอนและการจัดเก็บ (CCS) เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่อาจช่วยในการต่อสู้กับภาวะโลกร้อนอย่างต่อเนื่อง ผู้สนับสนุนมองว่าเป็นมาตรการหยุดพักที่คุ้มค่า แต่นักวิจารณ์ตั้งคำถามทั้งค่าใช้จ่ายและประสิทธิผล