Zachycování a ukládání (a využívání) uhlíku (Carbon Capture and Storage – CCS, resp. Carbon, Capture, Utilization and Storage – CCUS) se často považuje za účinný způsob snižování globálních emisí skleníkových plynů. Proti tomuto názoru však zaznívají hlasy řady odborníků, kteří se domnívají, že tato technologie nepatří k těm, které by mohly výrazněji přispět k řešení klimatické krize.

Zachycování, využití a ukládání uhlíku je soubor technologií navržených k zachycování oxidu uhličitého z různých lidských činností produkujících vysoké emise. Jedná se především o energetické nebo průmyslové provozy, které jako palivo používají buď fosilní paliva, nebo biomasu. Oxid uhličitý je po svém zachycení stlačen a přepravován v potrubí, loděmi, po železnici nebo kamiony, aby byl na místě určení opět použit v různých průmyslových aplikacích nebo trvale uložen pod zem.

Argumenty proti

Jedním z těch, kteří mezi stoupence tohoto řešení nepatří, je Carroll Muffett, výkonný ředitel neziskového Centra pro mezinárodní environmentální právo (CIEL). „Existuje řada důvodů, proč je zachycování uhlíku špatným klimatickým řešením. Prvním a nejzásadnějším z těchto důvodů je, že toto zachycování není nutné,“ domnívá se.

Argumenty, které jeho centrum proti technologiím zachycování uhlíku vznáší, jsou především tyto:

– Ve skutečnosti zhoršují klimatickou krizi, protože de facto přispívají ke zvyšování produkce ropy.

– Dosavadní CCS technologie nejsou proveditelné nebo ekonomické ve větším měřítku, protože mohou zachycovat pouze zlomek emisí.

– Prodlužuje se jimi závislost na fosilních palivech a oddaluje se jejich nahrazení obnovitelnými alternativami.

– Vytvářejí environmentální, zdravotní a bezpečnostní rizika v lokalitách, kde se nachází CCS infrastruktura, tedy rozvodné potrubí a podzemní zásobníky.

Pochybnosti o užitečnosti zachycování a ukládání uhlíku vyjádřil také generální ředitel nadnárodní italské energetické firmy Enel Francesco Starace. „Zkoušeli jsme to, a když říkám ‚my‘, mám na mysli energetický průmysl. Během posledních 10 nebo 15 let jsme se opravdu velmi snažili najít řešení, ale bez úspěchu. Kdybychom totiž nějaké spolehlivé a ekonomicky zajímavé řešení již měli, proč bychom nyní zavírali všechny ty uhelné elektrárny, pokud bychom mohli dekarbonizovat celý systém?,“ říká Francesco Starace. Podle něj platí základní pravidlo: pokud se nová technologie do pěti let opravdu neuchytí, je třeba ji opustit. V případě CCS přitom lze hovořit minimálně o 15 letech snažení. „Existují i jiná klimatická řešení: Přestaňme vypouštět uhlík,“ navrhuje Francesco Starace.

Za českou energetickou společnost ČEZ vyslovil pochybnosti o významu CCS před několika lety její koordinátor pro výzkum a vývoj Aleš Laciok. Podle něj totiž bude v Česku pokles velkých energetických zdrojů emisí takový, že je otázka, jestli potom bude mít technologie CCS  vůbec nějaké uplatnění. Technickým problémem je pak zejména neefektivita ve fázi separace. Ta je způsobena tím, že koncentrace oxidu uhličitého ve spalinách je velmi nízká – u uhelných elektráren se pohybuje okolo 12 procent.

S CCS příliš nepočítá ani Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC). Podle něj je jedinou možnou cestou rychlé vyřazení fosilních paliv spolu s omezeným odstraňováním uhlíku přírodními zdroji, jako je například zalesňování nebo zvýšení schopnosti půdy vázat uhlík.

Vyhozené peníze

Klimatičtí výzkumníci a aktivisté již dlouho tvrdí, že technologie zachycování a ukládání uhlíku jen prodlužují závislost světa na fosilních palivech a odvádějí pozornost od tolik potřebného obratu k obnovitelným alternativám. Ty jsou přitom z ekonomického hlediska rok od roku konkurenceschopnější. Analýza agentury Bloomberg New Energy Finance z roku 2020 například uvádí, že sluneční a větrná energie jsou již nejlevnějšími zdroji energie pro dvě třetiny světové populace.13

Dosavadní mnohamiliardové investice do CCS jsou tedy podle mnohých jen plýtváním prostředky, které by se mohly mnohem lépe využít jinde. Vždyť veškerým dosavadním efektem těchto investic je, že všech 28 zařízení CCS, která v současnosti po celém světě fungují, má kapacitu zachytit pouze 0,1 procenta celosvětových emisí fosilních paliv, neboli 37 megatun CO2 ročně. Z této kapacity pak je pouze 19 procent, neboli 7 megatun, zachyceno pro skutečnou geologickou sekvestraci. Zbytek se používá k výrobě ropy.

Příklady neúspěchu

Jako příklad selhání této technologie se uvádí zařízení CCS Petra Nova instalované v uhelné elektrárně poblíž texaského Houstonu v roce 2017. Toto zařízení ve spojení s elektrárnou mělo být podle provozovatele prototypem nízkouhlíkového zdroje. Elektrárna uváděla, že roční úspora emisí bude ekvivalentní emisím 300 000 automobilů. Během svého často přerušovaného provozu však systém CCS zachytil pouze 7 procent z celkových emisí CO2 elektrárny, což se zcela rozcházelo se sliby snížit emise o 90 procent. Zachycený uhlík byl navíc používán k těžbě ropy, kterou loňský výrazný cenový propad učinil neekonomickou. Provoz CCS a plynová elektrárna používaná k jeho pohonu tedy byly na neurčito odstaveny a uhelná elektrárna je tak nyní stejně náročná na emise jako dříve.

O několik let před krachem houstonského projektu neuspěl také projekt CCS v uhelné elektrárně Kemper ve státě Mississippi, v němž bylo „utopeno“ kolem osmi miliard dolarů.  

Na druhou stranu je třeba říci, že v současné době existuje ve světě, ale i u nás řada poměrně slibných projektů CCS. USA například jen v letošním roce oznámily více než 40 nových projektů. Zdá se tedy, že teprve nadcházející roky tedy zřetelněji ukážou, jak dalece je tato technologie životaschopná. Pravděpodobně však půjde spíše o životaschopnost v průmyslových aplikacích než v oblasti energetiky. 

Cena emisních povolenek v Evropské unii v průběhu letošního roku několikanásobně vzrostla, a citelně se začaly promítat do cen elektřiny. Jsou tak vysoké, že reálnou alternativou se začíná stávat „pumpování“ oxidu uhličitého pod zem. Pokud se skutečně tento systém prosadí, velkou výhodu budou mít na startu firmy, které k růstu CO2 přispěly nejvíce – těžební společnosti, myslí si geolog Jaromír Leichmann z Masarykovy univerzity.

Přijde mi, že pumpování oxidu uhličitého pod zem je nějaké bájné zvíře. Už jsem o něm slyšel mluvit mnohokrát, ale nikdy jsem ho neviděl na vlastní oči. Opravdu se to může změnit?
Už se o něm mluví opravdu dlouho, desítky let. Ono to v principu není nic nového, jde vlastně o samé známé technologie. Vždycky bylo ovšem příliš drahé. V tuto chvíli je ovšem zájem větší než kdykoliv předtím. Především v Evropě rychle stoupá cena za vypouštění uhlíku. Navíc by ukládání uhlíku mohl být zajímavý byznys pro těžební společnosti, které neví, jak se bude vyvíjet poptávka po fosilních palivech v blízké budoucnosti.

Co to vlastně znamená, když se mluví o ukládání CO2 pod zem?
V podstatě to, že oxid uhličitý vznikající třeba v průmyslovém podniku oddělíme od ostatních zplodin, stlačíme – obvykle do kapalné formy – a natlakujeme do geologických vrstev hluboko pod zem, do hloubek kolem jednoho kilometru. Tak pak zůstane uvězněný řádově nejméně po tisíce let. Celá metoda se označuje obvykle jako CCS z anglického Carbon Capture and Storage („Zachycení a uložení uhlíku“, pozn.red.). Teoreticky je tak možné z fosilního zdroje udělat zdroj bezuhlíkový. Pokud bychom tedy opravdu chtěli vybudovat „bezuhlíkovou ekonomiku“ a stále používat třeba uhlí či zemní plyn, jinou možnost než technologii separace CO2 a jeho ukládání nemáme.

Jak moc je tenhle postup vyzkoušený?
Jde vlastně jen o obdobu 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.

Máme i nějaké praktické zkušenosti. Ve světě běželo nebo běží řada menších či větších projektů. Celá řada je z nich malých, demonstračních projektů, objevily se ovšem už i projekty průmyslových rozměrů. Můžeme zmínit v Kanadě například CCS projekt u uhelné elektrárny Boundary Dam. V Česku proběhlo také několik projektů na toto téma, ale v podstatě jde zatím o přípravu na případné reálné nasazení..

Jak takové úložiště vypadá?
Vhodný materiál jsou například pískovce, ale obecně se musí jednat o nějakou porézní horninu. Jednoduše řečeno musí mít dostatek drobných, milimetrových dutin, tedy pórů, které může CO2 vyplnit. Hornina musí být také dostatečně propustná, aby se mohl CO2 šířit. Nad úložištěm musí být dostatečně silná vrstva těsnící horniny, která funguje jako „poklička“ a brání pronikání uloženého CO2 zpět na zemský povrch.

V současnosti mají v globálním měřítku největší zájem těžařské firmy, takže se mluví o využití bývalých ložisek uhlovodíků Ta se dnes někdy používají jako sezónní zásobníky plynu, prakticky stejně by je bylo možné použít i pro skladování CO2. Rozdíl je samozřejmě v tom, že jde o jednorázové využití, oxid uhličitý pod zemí zůstane a lokalita nejde využívat opakovaně. Existují ale i další vhodné lokality, například hluboké geologické vrstvy obsahující vodu, obvykle slanou, které nemají využití v lázeňství či k jiným účelům. Vhodným místem by mohla být například Česká křídová pánev, kde jsou právě pískovcové vrstvy. Navíc tam v minulosti probíhal geologický průzkum, hledal se tam uran, takže jde o oblast poměrně dobře prozkoumanou.

Jak se ukládá oxid uhličitý (foto Lumius/SPE)
Jak se ukládá oxid uhličitý (foto Lumius/SPE)

Na jak dlouho se plyn může uložit?
My z geologie víme, že CO2 je nepochybně možné uložit na velmi dlouhou dobu. Na Zemi se najde řada geologických systémů, v nichž byl tento plyn zcela přirozeně uložen po dlouhá tisíciletí. I v těžebním průmyslu jde o proces dobře známý a zvládnutý, který se dá provádět bezpečně. V podstatě stejný proces se používá v podzemních zásobnících plynů. Například právě na jižní Moravě se to dělá pravidelně a firmy ani místní obyvatelé s tím nemají žádný problém. Zkušeností je tedy v tomto konkrétním ohledu poměrně dost a postupy dobře propracované.

V jaké podobě je tam plyn uložený? To si mám představit jako „sodovku“?
Ne, není to stejné. Úložiště se plánují v takových hloubkách – zhruba od 800 metrů pod povrchem – aby se v nich plyn měnil v superkritickou kapalinu. Je tedy stlačený na velmi malý objem, což je pro ukládání samozřejmě velmi výhodné. (Obecně řečeno mají superkritické kapaliny hustotu blízkou kapalinám a viskozitu podobnou plynům, jsou tedy relativně „těžké“ a přitom velmi „pohyblivé“, pozn.red.)

Jak by mohlo případné nasazení technologie vypadat? Bude to právě u uhelných elektráren jako v Kanadě?
To bude záležet ještě na dalších okolnostech. Například v Evropě se využití u uhelných elektráren nejeví jako příliš perspektivní. Odchod od uhlí má přijít tak brzy, že se podobná investice nevyplatí. Například v Česku není plán ještě hotov, ale z hlediska provozovatelů je v podstatě jedno, zda to bude v roce 2033 nebo 2038. Na podobnou investici je to příliš krátká doba. Za tu dobu se to nestačí vrátit.

A byl by konec uhlí v případě nástupu CCS technologie nevyhnutelný?
Já si myslím, že ani to trend nemusí změnit. Uhlí je už v tuto chvíli na ústupu, omezují se investice nejen do těžby, ale také do přípravy další těžební činnosti. V hornictví to obvykle chodí tak, že jakmile se jednou omezí či zastaví průzkum, tak se nakonec zastaví i samotná těžba. Bez průběžných investic do průzkumu a předprůzkumu se v hornické činnosti nedá dlouhodobě pokračovat. Zažili jsem to v Česku s těžbou uranu.

Jaromír Leichmann (foto J.Leichmann)
Jaromír Leichmann (foto J.Leichmann)

Pokud se tedy CCS v případě uhlí neosvědčí, kde by se technologie mohla v brzké době vyplatit?
Bude to vyžadovat souběh několika příznivých okolností. Jednou například je, aby se v blízkosti provozu, který by se měl CO2 zbavovat, vyskytovalo vhodné místo, kam by se dal plyn ukládat. Ten se může dopravovat potrubím například jako zemní plyn, ale samozřejmě by nemělo být nutné dopravovat ho na velkou vzdálenost. Zároveň samozřejmě musí být samotný zdroj dostatečně velký na to, aby se mu investice do ukládání vyplatila. Zatím to tedy může být nejen v Česku nejspíše lokální záležitost, daná místními podmínkami. Vybudování nového vrtu je investice řádově za desítky miliony korun, na většině míst se to tedy nevyplatí.

Mohl byste uvést nějaký případ?
Když jsme se tím kdysi před pár desítkami let začali zabývat, tak nám jako velmi dobrý kandidát přišla hodonínská elektrárna. Ta spalovala lignit, uhlí špatné kvality, a zároveň jsou v blízkosti těžební lokality Moravských naftových dolů, kam by se plyn dal ukládat. Elektrárna ovšem skončila nakonec velmi brzy, v 90. letech, z čistě ekonomických důvodů.

Jak je to se samotným vtláčením pod zem? To nemůže být technický problém či problém pro okolí?
My z geologie víme, že CO2 je nepochybně možné uložit na velmi dlouhou dobu. Na Zemi se najde 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 desetiletí kvůli zvýšení výtěžnosti ložisek.

Nebojíte se, že by technologie mohla ztroskotat na odporu veřejnosti?
Já si myslím, že problém s ukládáním CO2 nebo třeba vyhořelého paliva není ani tak technický, nebo geologický. Myslím, že ten hlavní problém je v komunikaci s veřejností. Technické parametry se dají nastavit tak, aby požadavkům vyhověly, ale důležité je lidem dobře vysvětlit, o co jde, jaká jsou reálná rizika a tak dále. V tomhle případě by to nemuselo být tak složité, protože jde o variaci postupů, které se používají už dlouho dobu. Jednodušší to může být samozřejmě v místech, kde lidé s těžbou mají zatím dobré zkušenosti a nebojí se neznámého. To je další výhoda zavedených těžebních společností.

V jihoaustralském státě Victoria byl uveden do provozu první provoz na produkci zkapalněného vodíku, informovala agentura Reuters. Australsko-japonský projekt za 390 milionů USD je zaměřen na produkci vodíku z hnědého uhlí, jehož zásoby Austrálie nyní plánuje využívat jinak než doposud.

Cílem projektu je vytvořit první komplexní dodavatelsko-odběratelský řetězec, tedy nejen zajistit výrobu, ale také využití a odbyt pro produkt. Hlavním odběratelem by mělo být Japonsko.

Závod se nachází ve státě Victoria, kde se nachází čtvrtina známých světových zásob hnědého uhlí. Využívá technologie vyvinuté firmou firmy Kawasaki Heavy Industries, která v principu ovšem není v principu nijak nový: hnědé uhlí se v něm mění na palivové plyny. Zplynování uhlí se užívá již od 19. století, obvykle však výsledným produktem byl svítiplyn či energoplyn. Ale proces se využívá i k výrobě významné části průmyslově produkovaného vodíku.

Nový proces má jednu zásadní změnu v tom, že by měl mít negativní uhlíkovou bilanci. Při zplynování uhlí se totiž samozřejmě uvolňuje i uhlík. Ten by se však v tomto případě měl ukládat pod zem. Vodík bude v rámci provozu zkapalněn, a pak spotřebován v místě výroby, nebo (výhledově) dopraven k zákazníkům. Produkce této prototypové linky by měla dosahovat zhruba 70 kilogramů denně (což je vzhledem k nízké hustotě vodíku cca 8 000 m3 vodíku denně, nebo zhruba 1 m3 kapalného vodíku).

Lom Anglesea v Austrálii (foto John Englart)
Lom Anglesea v Austrálii (foto John Englart)

Uhelná velmoc hledá budoucnost

Projekt je také součástí snah australského byznysu (i státu) najít si nové místo v mezinárodním obchodu. Země má jednu z největších zásob uhlí na světě, a tuto surovinu také ve velkém exportuje, především na asijské trhy. Vodíkový experiment tedy je součástí australské strategie k „ozelenění“ světové energetiky.

Země také chce zřejmě částečně využit svých zkušeností a infrastruktury z obchodu se zkapalněným zemním plynem. Na tomto trhu je Austrálie světovou dvojkou. Znovu se orientuje hlavně na asijské trhy, které právě na zkapalněný plyn spoléhají ve větší míře než Evropa či USA.

O výrobě vodíku se dnes obvykle mluví spíše v sousvilosti s obnovitelnými zdroji. Při tom se má využívat jednoduššího procesu elektrolýze vody. OZE vyrábí elektřinu, která se pak v případě nedostatku poptávky v síti má využívat k rozkladu vody na kyslík a vodík.

Load More