Lidstvo ukládá stále větší část skleníkových plynů pod zem. Podle think tanku Global CCS Institute se rozjíždí boom technologií zachytávání a ukládání oxidu uhličitého (CCS). V roce 2021 vzrostl celkový počet komerčních projektů ve fázi přípravy a zařízení v provozu o 71 na 135, tedy o 90 %.
Kapacita systémů na zachycování a ukládání CO2 u všech sledovaných projektů zvýšila se již čtvrtým rokem v řadě. Merizoční skok byl mimořádný, téměř o třetinu. Celou zprávu o globálním stavu CCS za rok 2021 najdete zde.
Jak naučit staré palivo nové triky
Technologie by měla jednoduše řečeno umožnit další využívání fosilních paliv, a tedy stávající infrastruktury bez vypouštění dalšího uhlíku do ovzduší. Experti považují technologii CCS za základní prvek pro dosahování globálních cílů v oblasti ochrany klimatu.
Účinnost zachycení CO2 se obvykle pohybuje mezi 80 a 99 procenty, v závislosti na technologii. V podstatě je to však jediný způsob, jak s fosilního zdroje udělat zdroj nízkouhlíkový. Pokud bychom tedy opravdu chtěli vybudovat „nízkouhlíkovou ekonomiku“ a stále používat třeba uhlí či zemní plyn, jinou možnost než technologii separace CO2 a jeho ukládání nemáme.
„Pro dosažení čistých nulových emisí je technologie CCS naprosto zásadní a my předpokládáme, že růst v této oblasti bude pokračovat i nadále, protože klimatické ambice se stále více mění v konkrétní činy. CCS se stane nedílnou součástí dekarbonizace energetiky a průmyslových odvětví, jako je výroba cementu, hnojiv a chemických látek, a zároveň otevře nové příležitosti v oblastech, jako je například čistý vodík,“ řekl generální ředitel Global CCS Institute Jarad Daniels.
Velmi pomalý start
Projekty CCS se i přes svůj zajímavý potenciál dlouho nemohly dostat ani do fáze větších praktických experimentů. Cena byla příliš vysoká. A svou roli sehrálo i to, že i proti ukládání uhlíku existuje jistý politický odpor. Podle některých totiž v podstatě jen prodlužuje naši závislost na fosilních palivech, které se prostě musíme zbavit.
Evropské plány počítaly s rozjezdem několika velkých projektů do roku 2015, které měly být financovány z průmyslem odkoupených emisních povolenek. Ceny povolenek ovšem byly nečekaně nízké, a peníze se tak nenašly. Situace se ovšem změnila. Ceny povolenek jsou dnes nepříjemně vysoké, a CCS je jednou možností, jak si s rostoucí cenou uhlíku poradit (dodejme, že tento růst ceny uhlíku není problém jen čistě podniků a výrobců v EU, promítně se do ní nejspíše i zvažované uhlíkové clo, případně a daně ve státech i mimo Evropu.)
Podle roční zprávy o globálním stavu CCS existuje dnes na celém světě 135 komerčních zařízení, z nichž 27 je plně v provozu, 4 ve výstavbě a 102 v různých fázích přípravy. Aktuálně fungující zařízení jsou schopna ročně uložit 36,6 milionů tun CO2. Kapacita všech připravovaných zařízení letos vzrostla oproti roku 2020 o 48 % na 111 milionů tun. Pokud by se tedy podařilo dokončit všechny rozpracované projekty, celková roční kapacita by dosáhla téměř 150 milionů tun.
V zavádění technologie CCS zůstávají nadále globálním lídrem Spojené státy americké, které v roce 2021 oznámily více než 40 nových projektů. To lze přičíst daňovým úlevám, silnějším závazkům v oblasti klimatu včetně opětovného připojení k Pařížské dohodě i očekávanému nárůstu poptávky po nízkouhlíkových energetických produktech. Pozadu však nezůstává ani Evropa, kde kromě tradičních bašt CCS typu Norska, Nizozemí či Velké Británie vyvíjejí nová komerční zařízení Belgie, Dánsko, Itálie či Švédsko.
I v Česku
„V České republice byla technologie CCS až donedávna na okraji zájmu; v poslední době se však začíná více a více dostávat do povědomí odborné veřejnosti. Důvodem je jednak klimatická politika EU se zpřísněnými cíli redukce emisí do roku 2030 a klimatickou neutralitou v roce 2050, jednak rostoucí ceny emisních povolenek, které letos dosáhly rekordní výše.
Průmyslové podniky vypouštějící emise CO2 do atmosféry se tak stále naléhavěji snaží najít trvale udržitelné řešení, jak tyto emise redukovat. Pro řadu z nich se technologie CCS nabízí jako jedna z mála schůdných variant, často i jako jediná reálná varianta,“ říká Vít Hladík z České geologické služby.
Česká geologická služba historicky byla a stále je průkopníkem CCS v ČR; výzkumem v tomto oboru se zabývá už od roku 2005. V současné době ČGS koordinuje česko-norský projekt CO2-SPICER, jehož cílem je připravit první české pilotní úložiště CO2 v dotěžovaném ložisku ropy a plynu na jihovýchodní Moravě. Projekt je spolufinancován Norskými fondy a Technologickou agenturou ČR a kromě výzkumných institucí z ČR a Norska je do něj zapojena i firma MND, jejíž účast je zárukou využití výsledků v průmyslové praxi.
Technologie CCS dnes nachází čím dál tím rozmanitější uplatnění v řadě odvětví, včetně výroby energie, zkapalněného zemního plynu (LNG), cementu, oceli, přeměny odpadu na energii, přímého zachytávání CO2 ze vzduchu s jeho následným uložením a výroby vodíku. Přitom začíná dominovat provozní model tzv. CCS klastrů, v němž více zdrojů emisí sdílí společnou dopravní a úložnou infrastrukturu.
Co je CCS a co dokáže
CCS je vlastně obdobou metod, které se používají už desítky let při těžbě uhlovodíků, tedy fosilních paliv. Těžaři oxid uhličitý pumpují pod zem, aby se zvýšila těžba ropy z daného naleziště. CO2 vytlačí z horniny uhlovodíky, které by jinak už kvůli poklesu tlaku v nalezišti nebylo možné vytěžit. „Ani oddělení CO2 není z technického hlediska problém. Existuje několik postupů, které je možné nasazovat podle konkrétního zdroje,“ vysvětlil v rozhovoru pro náš server geolog Jaromír Leichmann z Masarykovy univerzity.
I když je technologie na pohled jednoduchá, její využití nedává samo o sobě ekonomický smysl. Postup je známý, ale pracný a tedy drahý. Bez nějaké státní podpory nemůže tato technologie dnes rozhodně na trhu konkurovat. Připravují se technologie druhé či třetí generace, které by měly přinést podstatné snížení ceny, ale to je všechno otázka budoucnosti. A ani v jejich případě nebude separace CO2 zadarmo. Bude záležet na tom, zda se společnost rozhodne, že tyto náklady navíc je ochotná zaplatit, či nikoliv. Neexistuje však jiný způsob, jak používat fosilní paliva a nevypouštět do vzduchu další CO2.
Podzemní kapacity pro ukládání CO2 jsou značné a emise uhlíku by mohly výrazně snížit na dlouhou dobu. Pro ČR máme předběžný konzervativní odhad úložné kapacity zhruba 850 milionů tun CO2, což by určitě umožnilo realizovat desítku projektů CCS. Česká republika přitom dnes produkuje ročně zhruba 100 milionů tun CO2, dvěma největšími individuálními producenty jsou elektrárny Počerady a Tušimice s produkcí kolem pěti milionů tun ročně. Celosvětově je potenciál mnohonásobě větší, a je těžké ho spolehlivě odhadnout. Dnes se odhaduje nejméně na stovky let dnešních emisí CO2.
Souvrství hornin musí mít dostatek drobných, milimetrových pórů, které může oxid uhličitý vyplnit. Musí být také dostatečně propustné, aby se mohl CO2 šířit do celého jeho objemu. Nad úložištěm musí být dostatečně silná vrstva těsnicí horniny, která funguje jako „poklička“ a brání pronikání uloženého uloženého plynu zpět na zemský povrch. V praxi jsou vhodné třeba některé hluboké geologické vrstvy obsahující vodu, obvykle slanou. Nebo také velmi hluboké a netěžitelné uhelné sloje, případně už vytěžená ložiska ropy a zemního plynu (i když těch třeba v České republice mnoho není).
Z geologické praxe je jasné, že CO2 je nepochybně možné uložit na velmi dlouhou dobu, existuje totiž celá řada geologických systémů, v nichž byl tento plyn zcela přirozeně uložen po dlouhá tisíciletí. A jak jsem už říkal, i lidé mají bohaté zkušenosti, protože CO2 se třeba v ropném průmyslu doslova pumpuje pod zem dlouhá desetiletí, zkušeností je tedy v tomto konkrétním ohledu poměrně dost a postupy dobře propracované.
„Rychlost rozvoje CCS, kterou jsme za poslední rok zaznamenali, je značná, ale k dosažení cílů v oblasti klimatu je zapotřebí udělat víc,“ uvedla Guloren Turan, generální ředitelka pro podporu a komunikaci Global CCS Institute. „Scénář udržitelného rozvoje Mezinárodní energetické agentury předpokládá, že technologie CCS by měla k celkovému globálnímu snížení emisí CO2 do roku 2050 přispět 15 procenty, což vyžaduje stonásobné zvýšení stávající kapacity provozních zařízení. A třebaže je rychlost rozvoje CCS velice slibná, tak k dosažení klimatických cílů do roku 2050 je zapotřebí ještě rychlejší zavádění odpovídajících technologií.“
Global CCS Institut je mezinárodní think tank, jehož cílem je urychlit zavádění CCS jakožto zásadní technologie pro řešení změny klimatu. Zveřejnění jeho zprávy předchází klimatické konferenci v Glasgow, na níž se sejdou představitelé vlád a pozorovatelské organizace včetně Global CCS Institute, aby vyhodnotili pokrok v oblasti klimatických závazků a podpořili zvýšení ambicí i konkrétní investice.
