การดักจับและกักเก็บคาร์บอน
การดักจับและกักเก็บคาร์บอน ( CCS ) เป็นกระบวนการที่คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 จากโรงงานอุตสาหกรรมหรือแหล่งธรรมชาติถูกแยกออกก่อนที่จะปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ จากนั้นจึงขนส่งไปยังสถานที่จัดเก็บระยะยาว1 ] : 2221 CO2จะถูกดักจับจากแหล่งกำเนิด ขนาดใหญ่ เช่นโรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติและโดยทั่วไปจะถูกจัดเก็บไว้ในชั้นหินใต้ดิน ลึก ประมาณ 80% ของ CO2 ดักจับได้ในแต่ละปีจะถูกนำไปใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ฉีด CO2 ในแหล่งกักเก็บน้ำมันที่หมดไปบางส่วนเพื่อสกัดน้ำมันเพิ่มเติม จากนั้นส่วนใหญ่จะถูกทิ้งไว้ใต้ดิน[ 2 ]เนื่องจาก EOR ใช้ประโยชน์ CO2 นอกเหนือจากการจัดเก็บดังนั้น CCS จึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน ( CCUS ) [ 3 ]
บริษัทน้ำมันและก๊าซเริ่มใช้กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับ CCS ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยี CCS ในยุคแรกส่วนใหญ่ใช้เพื่อทำให้ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์และเพิ่มการผลิตน้ำมัน ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทศวรรษ 2000 CCS เริ่มถูกนำมาพูดคุยกันในฐานะกลยุทธ์ในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกการทบทวนในปี 2022 พบว่าประมาณ 70% ของโครงการ CCS ที่ประกาศไว้ไม่ได้เกิดขึ้นจริง โดยมีอัตราความล้มเหลวสูงกว่า 98% ในภาคไฟฟ้า[ 2 ] [ 4 ]ณ ปี 2024 CCS ดำเนินการอยู่ที่โรงงาน 44 แห่งทั่วโลก โดยรวมแล้วสามารถดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ประมาณหนึ่งในพันของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลก และประมาณ 90% ของการดำเนินงาน CCS เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] : 15โรงงานที่มี CCS ต้องการพลังงานมากขึ้นในการดำเนินงาน ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วจึงเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลเพิ่มเติมและเพิ่มมลพิษที่เกี่ยวข้องกับการสกัดและการขนส่งเชื้อเพลิง
CCS อาจมีบทบาทสำคัญแต่จำกัดในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก [ 6 ] อย่างไรก็ตามตัวเลือกการลดการปล่อยมลพิษอื่นๆ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมการใช้ไฟฟ้าและระบบขนส่งสาธารณะ มีราคาถูกกว่า CCS และมีประสิทธิภาพมากกว่าในการลดมลพิษทางอากาศ เมื่อพิจารณาจากต้นทุนและข้อจำกัดแล้ว CCS จึงถูกมองว่ามีประโยชน์มากที่สุดในกลุ่มเฉพาะ กลุ่มเฉพาะเหล่านี้ได้แก่อุตสาหกรรมหนักและการปรับปรุงโรงงาน[ 8 ] : 21–24ในบริบทของการลดการบริโภคก๊าซธรรมชาติอย่างลึกซึ้งและต่อเนื่อง[ 9 ] CCS สามารถลดการปล่อยมลพิษจากการแปรรูปก๊าซธรรมชาติได้[ 8 ] : 21–24ในการผลิตไฟฟ้าและการผลิตไฮโดรเจน CCS ถูกมองว่าจะช่วยเสริมการเปลี่ยนแปลงไปสู่พลังงานหมุนเวียนในวงกว้าง[ 8 ] : 21–24 CCS เป็นส่วนประกอบของพลังงานชีวภาพที่มีการดักจับและกักเก็บคาร์บอนซึ่งภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถกำจัดคาร์บอนออกจากชั้นบรรยากาศได้
ประสิทธิภาพของ CCS ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการดักจับของโรงงาน พลังงานเพิ่มเติมที่ใช้สำหรับ CCS เอง การรั่วไหล และปัญหาทางธุรกิจและทางเทคนิคที่อาจทำให้โรงงานไม่สามารถดำเนินการได้ตามที่ออกแบบไว้ การใช้งาน CCS ขนาดใหญ่บางแห่งสามารถกักเก็บ CO2 ได้น้อยกว่าคาดไว้ในตอนแรก[ 10 ] [ 6 ]ยังคงมีข้อถกเถียงว่าการใช้ CO2 ที่ดักจับได้สกัดน้ำมันเพิ่มจะส่งผลดีต่อสภาพภูมิอากาศในท้ายที่สุดหรือไม่[ 11 ]กลุ่มสิ่งแวดล้อมหลายกลุ่มมองว่า CCS เป็นเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ มีราคาแพง และทำให้ การพึ่งพา เชื้อเพลิงฟอสซิล ยังคงอยู่ พวกเขาเชื่อว่าวิธีอื่นในการลดการปล่อยก๊าซมีประสิทธิภาพมากกว่า และ CCS เป็นเพียงสิ่งเบี่ยงเบนความสนใจ[ 12 ]
ข้อตกลงด้านสภาพภูมิอากาศระหว่างประเทศบางฉบับอ้างถึงแนวคิดการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งไม่ได้กำหนดไว้ในข้อตกลงเหล่านี้ แต่โดยทั่วไปเข้าใจกันว่าหมายถึงการใช้ CCS [ 13 ]โครงการ CCS เกือบทั้งหมดที่ดำเนินการอยู่ในปัจจุบันได้รับประโยชน์จากการสนับสนุนทางการเงินจากรัฐบาล ประเทศที่มีโครงการสนับสนุนหรือบังคับใช้เทคโนโลยี CCS ได้แก่ สหรัฐอเมริกา แคนาดา เดนมาร์ก จีน และสหราชอาณาจักร
ศัพท์เฉพาะ
คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) นิยามการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) ไว้ดังนี้:
"กระบวนการที่กระแสคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์แหล่งอุตสาหกรรมและแหล่งพลังงานจะถูกแยก (ดักจับ) ปรับสภาพ อัด และขนส่งไปยังสถานที่จัดเก็บเพื่อแยกออกจากชั้นบรรยากาศในระยะยาว" [ 1 ] : 2221
คำว่าการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) และการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน (CCUS) มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและมักใช้แทนกันได้[ 3 ]ทั้งสองคำนี้ส่วนใหญ่ใช้เพื่ออ้างถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ CO2 ที่ถูกดักจับถูกฉีดเข้าไปในแหล่งกักเก็บน้ำมันที่หมดไปบางส่วนเพื่อสกัดน้ำมันออกมาให้มากขึ้น[ 3 ] EOR เป็นทั้ง "การใช้ประโยชน์" และ "การกักเก็บ" เนื่องจาก CO2 เหลืออยู่ใต้ดินนั้นมีจุดประสงค์เพื่อกักเก็บไว้อย่างไม่มีกำหนด ก่อนปี 2013 กระบวนการนี้เรียกว่าCCS เป็นหลัก ในปี 2013 คำว่าCCUSถูกนำมาใช้เพื่อเน้นถึงประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่อาจเกิดขึ้น และคำนี้ก็ได้รับความนิยมในเวลาต่อมา[ 3 ]
ประมาณ 1% ของ CO2 ที่ถูกดักจับถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ปุ๋ย เชื้อเพลิง และพลาสติก[ 14 ]การใช้งานเหล่านี้ถือเป็นรูปแบบหนึ่งของการดักจับและใช้ประโยชน์คาร์บอน [ 15 ] ในบางกรณี ผลิตภัณฑ์จะกักเก็บคาร์บอนจาก CO2 ไว้อย่างถาวรถือเป็นรูปแบบหนึ่งของ CCS เช่นกัน การที่จะมีคุณสมบัติเป็น CCS ได้นั้น การกักเก็บคาร์บอนจะต้องเป็นระยะยาว ดังนั้นการใช้ CO2 การผลิตปุ๋ย เชื้อเพลิง หรือสารเคมีจึงไม่ถือเป็น CCS เพราะผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะปล่อย CO2 ออกมาถูกเผาหรือบริโภค[ 15 ]
บางแหล่งข้อมูลใช้คำว่าCCS, CCU หรือ CCUSในความหมายที่กว้างกว่า โดยครอบคลุมวิธีการต่างๆ เช่นการดักจับอากาศโดยตรงหรือการปลูกต้นไม้เพื่อกำจัด CO2 จากอากาศ[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]ในบทความนี้ คำว่าCCSถูกใช้ตามคำจำกัดความของ IPCC ซึ่งกำหนดให้ต้องดักจับ CO2 แหล่งกำเนิดเฉพาะจุด เช่น โรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ
DOCCS หมายถึง การดักจับและกักเก็บคาร์บอนในมหาสมุทรโดยตรง[ 19 ]
ประวัติและสถานะปัจจุบัน
ในอุตสาหกรรมก๊าซธรรมชาติ เทคโนโลยีในการกำจัด CO2 ก๊าซธรรมชาติดิบได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2473 [ 23 ]กระบวนการนี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ก๊าซธรรมชาติพร้อมสำหรับการขายและการจัดจำหน่ายเชิงพาณิชย์[ 8 ] : 25โดยปกติหลังจากกำจัด CO2 แล้ว จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ8 ] : 25ในปี พ.ศ. 2515 บริษัทน้ำมันของอเมริกาค้นพบว่า CO2 นำมาใช้ประโยชน์ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) ได้อย่างมีกำไร[ 24 ]ต่อมา บริษัทก๊าซธรรมชาติในเท็กซัสเริ่มดักจับ CO2 ผลิตจากโรงงานแปรรูปของตนและขายให้กับผู้ผลิตน้ำมันในท้องถิ่นเพื่อใช้ใน EOR [ 8 ] : 25
การใช้ CCS เป็นวิธีการลด การปล่อย CO2 เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์นั้นค่อนข้างใหม่ ในปี 1977 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีCesare Marchettiเสนอว่า CCS สามารถใช้เพื่อลดการปล่อยมลพิษจากโรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงกลั่นเชื้อเพลิงได้[ 25 ] [ 26 ]การนำไปใช้งานในขนาดเล็กได้รับการสาธิตครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1980 และมีการเผยแพร่การประเมินทางเศรษฐกิจในปี 1991 [ 23 ] [ 27 ]ขนาดใหญ่โครงการแรก ที่มีการจัดเก็บและตรวจสอบ โดยเฉพาะ ได้เริ่มดำเนินการที่แหล่งก๊าซ Sleipnerในนอร์เวย์ในปี 1996 [ 8 ] : 25
ในปี พ.ศ. 2548 IPCC ได้เผยแพร่รายงานที่เน้นย้ำถึง CCS [ 28 ]ซึ่งนำไปสู่การสนับสนุนจากรัฐบาลที่เพิ่มขึ้นสำหรับ CCS ในหลายประเทศ[ 29 ]รัฐบาลใช้เงินประมาณ 30 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในการอุดหนุน CCS และไฮโดรเจนที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล[ 12 ]จำนวน 130 ล้านตันต่อปี ซึ่งคาดว่าจะเริ่มดำเนินการได้ภายในปี พ.ศ. 2563 แต่ในจำนวนนี้ประมาณ 70% ไม่ได้ถูกนำไปปฏิบัติ[ 2 ]เงินทุนสนับสนุนครั้งเดียวที่มีจำกัด การขาดมาตรการในการจัดการกับภาระผูกพันระยะยาวสำหรับ CO2 ที่กักเก็บไว้การดำเนินงานที่สูง การยอมรับทางสังคมที่จำกัด และความเปราะบางของโครงการให้ทุนต่อแรงกดดันด้านงบประมาณจากภายนอก ล้วนมีส่วนทำให้โครงการถูกยกเลิก[ 30 ] : 133
ในปี 2020 องค์การพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ระบุว่า "เรื่องราวของ CCUS ส่วนใหญ่เป็นเรื่องของความคาดหวังที่ไม่เป็นจริง: ศักยภาพในการบรรเทาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้รับการยอมรับมานานหลายทศวรรษ แต่การนำไปใช้เป็นไปอย่างช้าๆ ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อการปล่อย CO2 ทั่วโลกเพียง " [ 8 ] : 18
ภายในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2567 ระบบ CCS เชิงพาณิชย์ได้เริ่มดำเนินการแล้วในโรงงาน 44 แห่งทั่วโลก[ 5 ]โรงงานเหล่านี้ 16 แห่งใช้สำหรับการแยก CO2 ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติก๊าซธรรมชาติดิบ โรงงาน 7 แห่งใช้สำหรับ การผลิต ไฮโดรเจนแอมโมเนียหรือปุ๋ยโรงงาน 7 แห่งสำหรับการผลิตสารเคมี โรงงาน 5 แห่งสำหรับการผลิตไฟฟ้าและความร้อน และโรงงาน 2 แห่งสำหรับการกลั่นน้ำมัน นอกจากนี้ ยังมีการใช้ CCS ในโรงงานเหล็กและเหล็กกล้า 1 แห่ง [ 5 ] ยิ่งไปกว่านั้น โรงงาน 3 แห่งทั่วโลกใช้สำหรับการขนส่ง/จัดเก็บ[ 5 ]ณ ปี พ.ศ. 2567 อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ มีส่วนร่วมในกำลังการผลิต CCS ที่ใช้งานอยู่ทั่วโลกถึง 90% [ 7 ] : 15 โดยรวมแล้ว โรงงานเหล่านี้สามารถดักจับ ก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณหนึ่งในพันของปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก[ 6 ]
มีโรงงาน 18 แห่งในสหรัฐอเมริกา 14 แห่งในจีน 5 แห่งในแคนาดา และ 2 แห่งในนอร์เวย์ ออสเตรเลีย บราซิล กาตาร์ ซาอุดีอาระเบีย และสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์มีโครงการละ 1 โครงการ[ 5 ] ณ ปี 2020 อเมริกาเหนือมี ท่อส่ง CO2 มากกว่า 8,000 กม. (5,000 ไมล์)และมีระบบท่อส่ง CO2 สองระบบในตะวันออกกลาง[ 8 ] : 103–104
ภาพรวมกระบวนการ
โรงงาน CCS ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนที่จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ โดยทั่วไปจะใช้ตัวทำละลายทางเคมี หรือวัสดุแข็งที่มีรูพรุนเพื่อแยก ออก จากส่วนประกอบอื่นๆ ของกระแสไอเสียของโรงงาน[ 31 ]โดยทั่วไปแล้ว กระแสแก๊สจะผ่านตัวทำละลายอะมีนซึ่งจะจับกับโมเลกุล CO2 สูง นี้จะถูกให้ความร้อนในหน่วยสร้างใหม่เพื่อปลดปล่อย CO2 ออกตัวทำละลาย จากนั้นกระแส CO2 ได้รับการปรับสภาพเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนและทำให้แก๊สมีอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการอัด[ 32 ] กระแส CO2 ที่บริสุทธิ์ แล้ว จะถูกอัดและขนส่งเพื่อจัดเก็บหรือใช้งานขั้นสุดท้าย และตัวทำละลายที่ปล่อยออกมาจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อดักจับ CO2 โรงงาน[ 33 ]
หลังจากดักจับCO2 ของเหลววิกฤตยิ่งยวดจากนั้นจึงฉีดลงใต้ดิน ท่อส่งเป็นวิธีการขนส่ง CO2 ในปริมาณมากบนบกที่ประหยัดที่สุดขึ้นอยู่กับระยะทางและปริมาณ ก็สามารถขนส่งในทะเลได้เช่นกัน[ 8 ] : 103–104มีการวิจัยเกี่ยวกับการขนส่งทางเรือ นอกจากนี้ยังสามารถขนส่ง CO2 รถบรรทุกหรือรถไฟได้ แม้ว่าจะมีต้นทุนต่อตันของ CO2 ที่สูงก็ตาม[ 8 ] : 103–104
ส่วนประกอบทางเทคนิค
กระบวนการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS) เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีหลายอย่างที่ทำงานร่วมกัน ส่วนประกอบทางเทคโนโลยีถูกนำมาใช้เพื่อแยกและบำบัด CO2 ส่วนผสมของก๊าซ อัดและขนส่ง CO2 เข้าไปในใต้ดิน และตรวจสอบกระบวนการโดยรวม
มีสามวิธีที่สามารถแยก CO ออกจากส่วนผสมของก๊าซได้ ได้แก่ การดักจับหลังการเผาไหม้ การดักจับก่อนการเผาไหม้ และการเผาไหม้ด้วยออกซิเจน: [ 34 ]
- ในกระบวนการดักจับหลังการเผาไหม้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 จะถูกกำจัดออกไปหลังจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเสร็จสิ้น
- เทคโนโลยีสำหรับการเผาไหม้ก่อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลก๊าซธรรมชาติ[ 35 ]ในกรณีเหล่านี้ เชื้อเพลิงฟอสซิลจะถูกออกซิไดซ์ บางส่วน เช่น ในเครื่องผลิตก๊าซ CO จากก๊าซสังเคราะห์ ที่ได้ ( COและ H ) จะทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่เติมเข้าไป (H O) และเปลี่ยนไปเป็น CO และ H ที่ได้สามารถดักจับได้จากกระแสไอเสียที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ H สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ มีข้อดีและข้อเสียหลายประการเมื่อเทียบกับการดักจับหลังการเผาไหม้[ 35 ]
- ในการเผาไหม้เชื้อเพลิงออกซิเจนเชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์แทนอากาศ ก๊าซที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่ประกอบด้วย CO2 ไอน้ำ หลังจากที่ไอน้ำควบแน่นผ่านการทำความเย็น ผลลัพธ์ที่ได้คือกระแส CO2 ที่เกือบจะบริสุทธิ์เสียของเทคนิคนี้คือต้องใช้ออกซิเจนในปริมาณมาก ซึ่งมีราคาแพงและต้องใช้พลังงานในการผลิต[ 35 ]
การดูดซับหรือการขัดคาร์บอนด้วยเอมีนเป็นเทคโนโลยีการดักจับที่โดดเด่น[ 8 ] : 98เทคโนโลยีอื่นๆ ที่เสนอสำหรับการดักจับคาร์บอน ได้แก่การแยกก๊าซด้วย เมมเบ รน การเผาไหม้แบบวนรอบทางเคมีการวนรอบแคลเซียมและการใช้โครงสร้างโลหะอินทรีย์และสารดูดซับของแข็ง อื่นๆ [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
สิ่งเจือปนในกระแส CO2 เช่นไดออกไซด์และไอน้ำ อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อพฤติกรรมเฟส และอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนของท่อส่งและบ่อเพิ่มขึ้น ในกรณีที่มีสิ่งเจือปนใน CO2 ต้องมีกระบวนการเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนเหล่านั้น[ 39 ]
การจัดเก็บและการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน
การกักเก็บ CO2 กับการฉีด CO2 ที่ดักจับได้ในแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาใต้ดินลึกที่มีหินพรุนซึ่งถูกปกคลุมด้วยชั้นหินที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ ซึ่งจะปิดผนึกแหล่งกักเก็บและป้องกันการเคลื่อนตัวขึ้นของ CO2 การหลุดรอดออกสู่ชั้นบรรยากาศ[ 8 ] : 112โดยปกติแล้วก๊าซจะถูกอัดก่อนให้เป็นของเหลววิกฤตยิ่งยวด เมื่อ CO2 ที่ถูกอัดแล้วฉีดเข้าไปในแหล่งกักเก็บ มันจะไหลผ่านและเติมเต็มช่องว่างของรูพรุน แหล่งกักเก็บจะต้องอยู่ที่ระดับความลึกมากกว่า800 เมตร (2,600 ฟุต)เพื่อรักษา CO2 ให้ในสถานะของเหลว[ 8 ] : 112
ณ ปี 2024 ประมาณ 80% ของ CO2 ถูกดักจับในแต่ละปีถูกนำไปใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) [ 2 ] ใน EOR จะมีการฉีด CO2 แหล่งน้ำมัน ที่หมดไปบางส่วนเพื่อเพิ่มการผลิต CO2 จับกับน้ำมันทำให้มีความหนาแน่นน้อยลง ช่วยให้น้ำมันขึ้นสู่ผิวดินได้เร็วขึ้น การเพิ่ม CO2 ช่วยเพิ่มแรงดันโดยรวมของแหล่งกักเก็บน้ำมัน ทำให้การเคลื่อนที่ของน้ำมันดีขึ้น ส่งผลให้มีน้ำมันไหลไปยังบ่อผลิตมากขึ้น[ 8 ] : 117ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง EOR ส่งผลให้ได้น้ำมันเพิ่มขึ้นประมาณ 2 บาร์เรลต่อ CO2 1 ตันฉีดเข้าไปในพื้นดิน และการใช้น้ำมันนั้นจะผลิต CO2 ได้ประมาณ 1 ตัน40 ] น้ำมันที่สกัดผ่าน EOR จะถูกผสมกับ CO2 ส่วนใหญ่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และฉีดเข้าไปใหม่ได้หลายครั้ง กระบวนการรีไซเคิล CO2 นี้ลดการสูญเสียได้ถึง 1% อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานสูง[ 41 ]
ประมาณ 20% ของ CO2 ที่ถูกดักจับถูกฉีดเข้าไปในแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาโดย เฉพาะ [ 2 ] ซึ่งมักจะเป็น ชั้นหินอุ้มน้ำเค็มลึกเหล่านี้คือชั้นหินที่มีรูพรุนและซึมผ่านได้ซึ่งอิ่มตัวด้วยน้ำเค็ม[ 8 ] : 112ทั่วโลก ชั้นหินอุ้มน้ำเค็มมีศักยภาพในการกักเก็บสูงกว่าบ่อน้ำมันที่หมดแล้ว[ 25 ]การกักเก็บทางธรณีวิทยาโดยเฉพาะโดยทั่วไปมีราคาถูกกว่า EOR เนื่องจากไม่ต้องการความบริสุทธิ์ของ CO2 ในระดับสูงเนื่องจากมีสถานที่ที่เหมาะสมมากกว่า ซึ่งหมายความว่าท่อส่งสามารถสั้นกว่าได้[ 25 ]
ในปี 2021 มีการวิจัยหรือทดลองอ่างเก็บน้ำประเภทอื่นๆ อีกหลายประเภทสำหรับการจัดเก็บ CO2 ที่ดักจับได้ เช่นฉีดCO2 เข้าไปในชั้นถ่านหินเพื่อการกู้คืนมีเทนจากชั้นถ่านหิน[ 35 ]การคาร์บอเนตแร่แบบนอกแหล่งกำเนิดเกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาของ CO2 กากแร่หรือของเสียอุตสาหกรรมที่เป็นด่างเพื่อสร้างแร่ธาตุที่เสถียร เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต[ 16 ]การคาร์บอเนตแร่แบบในแหล่งกำเนิดเกี่ยวข้องกับการฉีด CO2 น้ำเข้าไปในชั้นใต้ดินที่อุดมไปด้วยหินที่มีปฏิกิริยาสูง เช่นหินบะซอลต์ที่นั่น CO2 อาจทำปฏิกิริยากับหินเพื่อสร้างแร่คาร์บอเนตที่เสถียรได้อย่างรวดเร็ว[ 16 ] [ 42 ]เมื่อกระบวนการนี้เสร็จสมบูรณ์ ความเสี่ยงที่ CO2 ออกจากแร่คาร์บอเนตคาดว่าจะใกล้เคียงกับศูนย์[ 28 ] : 66
ศักยภาพในการกักเก็บ CO2 ใต้ดินทั่วโลกนั้นขนาดใหญ่มาก และไม่น่าจะเป็นข้อจำกัดในการพัฒนา CCS [ 8 ] : 112–115ความจุในการกักเก็บทั้งหมดได้รับการประมาณการไว้ที่ระหว่าง 8,000 ถึง 55,000 กิกะตัน[ 8 ] : 112–115อย่างไรก็ตาม สัดส่วนที่น้อยกว่านั้นน่าจะพิสูจน์ได้ว่ามีความเป็นไปได้ทางเทคนิคหรือเชิงพาณิชย์[ 8 ] : 112–115การประมาณการความจุทั่วโลกยังไม่แน่นอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแหล่งน้ำบาดาลที่มีความเค็ม ซึ่งยังคงต้องการการสำรวจและกำหนดลักษณะพื้นที่เพิ่มเติม[ 8 ] : 112–115
การรั่วไหลของ ก๊าซ ในระยะยาว
ในการกักเก็บทางธรณีวิทยา CO2 จะถูกกักเก็บไว้ภายในแหล่งกักเก็บผ่านกลไกการดักจับหลายอย่างได้แก่การเชิงโครงสร้างโดยชั้นหินที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ที่เรียกว่าหินปิดกั้น การดักจับโดยการละลาย ในน้ำในช่องว่างรู พรุน การดัก จับที่เหลืออยู่ในรูพรุนแต่ละรูหรือกลุ่มของรูพรุน และ การดักจับโดย แร่ธาตุโดยการทำปฏิกิริยากับหินแหล่งกักเก็บเพื่อสร้างแร่คาร์บอเนต[ 8 ] : 112การดักจับโดยแร่ธาตุจะดำเนินไปตามกาลเวลาแต่ช้ามาก[ 43 ] : 26
หลังจากฉีดเข้าไปแล้ว CO2 ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวดแนวโน้มที่จะลอยขึ้นจนกระทั่งถูกกักไว้ใต้ชั้นหินปิดกั้น เมื่อพบกับชั้นหินปิดกั้นแล้ว มันจะแพร่กระจายไปด้านข้างจนกระทั่งพบกับช่องว่าง หากมี ระนาบ รอยเลื่อนอยู่ใกล้กับบริเวณที่ฉีด CO2 เคลื่อนตัวไปตามรอยเลื่อนไปยังพื้นผิว รั่วไหลเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อชีวิตในบริเวณโดยรอบ หากการฉีด CO2 เกิดแรงดันใต้ดินสูงเกินไป ชั้นหินจะแตก ทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้[ 44 ]แม้ว่างานวิจัยจะชี้ให้เห็นว่าแผ่นดินไหวจากการฉีด CO2 มีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะเป็นอันตรายต่อทรัพย์สิน แต่ก็อาจมีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการรั่วไหลได้[ 45 ]
ตามรายงานของ IPCC สถานที่จัดเก็บที่มีการจัดการอย่างดีมีแนวโน้มที่จะกักเก็บ CO2 ที่ฉีดเข้าไปได้มากกว่า 99% เวลานานกว่าหนึ่งพันปี โดยคำว่า 'มีแนวโน้ม' หมายถึงความน่าจะเป็น 66–90% [ 28 ] : 14,12การประมาณอัตราการรั่วไหลในระยะยาวต้องอาศัยการจำลองที่ซับซ้อนเนื่องจากข้อมูลภาคสนามมีจำกัด[ 46 ]ในปริมาณมากแม้แต่อัตราการรั่วไหลเพียง 1% ในช่วง 1,000 ปีก็อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อสภาพภูมิอากาศสำหรับคนรุ่นหลัง[ 47 ]
ผลกระทบทางสังคมและสิ่งแวดล้อม
ความต้องการพลังงานและน้ำ
โรงงานที่มี CCS ใช้พลังงานมากกว่าโรงงานที่ไม่มี CCS [ 48 ]พลังงานที่ใช้ไปกับ CCS เรียกว่า "ค่าปรับพลังงาน" [ 48 ] ค่าปรับพลังงานของ CCS จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของ CO2 ก๊าซจากแหล่งมี CO2 ความเข้มข้นสูงมากแห้ง อัด และสูบ[ 8 ] : 101–102หากโรงงานผลิตก๊าซที่มี CO2 ความเข้มข้นต่ำกว่าโรงไฟฟ้า จะต้องใช้พลังงานในการแยก CO2 ออกส่วนประกอบอื่นๆ ของก๊าซ ด้วย [ 8 ] : 101–102
การศึกษาเบื้องต้นระบุว่า ในการผลิตไฟฟ้าในปริมาณเท่ากัน โรงไฟฟ้าถ่านหินจะต้องเผาถ่านหินเพิ่มขึ้น 14–40% และ โรงไฟฟ้า ก๊าซธรรมชาติแบบวงจรผสมจะต้องเผาก๊าซเพิ่มขึ้น 11–22% [ 28 ] : 27เมื่อใช้ CCS ในโรงไฟฟ้าถ่านหิน มีการประมาณการว่าประมาณ 60% ของการสูญเสียพลังงานเกิดจากกระบวนการดักจับ 30% มาจากการอัด CO2 ที่สกัดออกมาอีก 10% ที่เหลือมาจากปั๊มและพัดลม[ 49 ]
ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ CCS อาจต้องการน้ำปริมาณมาก ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินที่มี CCS อาจต้องใช้น้ำเพิ่มขึ้น 50% [ 50 ] : 668
มลพิษ
เนื่องจากโรงไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยี CCS ต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้นในการผลิตไฟฟ้าหรือความร้อนในปริมาณเท่าเดิม การใช้ CCS จึงเพิ่มปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมใน "ต้นน้ำ" ของเชื้อเพลิงฟอสซิล ผลกระทบต้นน้ำ ได้แก่ มลพิษที่เกิดจากการทำเหมืองถ่านหินการปล่อยก๊าซจากเชื้อเพลิงที่ใช้ในการขนส่งถ่านหินและก๊าซ การปล่อยก๊าซจากการเผาก๊าซส่วน เกิน และการปล่อยก๊าซมีเทนที่รั่วไหล
เนื่องจากโรงงาน CCS ต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการเผาไหม้มากขึ้น CCS จึงอาจทำให้มลพิษทางอากาศจากโรงงานเหล่านั้นเพิ่มขึ้นสุทธิได้ ซึ่งสามารถบรรเทาได้ด้วยอุปกรณ์ควบคุมมลพิษ อย่างไรก็ตาม ไม่มีอุปกรณ์ใดที่สามารถกำจัดมลพิษได้ทั้งหมด[ 6 ]เนื่องจากมีการใช้สารละลายอะมีนเหลวในการดักจับ CO2 ไนโตรซามีนและไนตรามีนระเหยซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งเมื่อสูดดมหรือดื่มในน้ำ[ 53 ]
การศึกษาวิจัยที่พิจารณาผลกระทบทั้งต้นน้ำและปลายน้ำแสดงให้เห็นว่าการเพิ่ม CCS ให้กับโรงไฟฟ้าจะเพิ่มผลกระทบเชิงลบโดยรวมต่อสุขภาพของมนุษย์[ 54 ]ผลกระทบต่อสุขภาพจากการเพิ่ม CCS ในภาคอุตสาหกรรมยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก[ 54 ]ผลกระทบต่อสุขภาพจะแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงที่ใช้และเทคโนโลยีการดักจับ[ 54 ]
หลังจากฉีด CO2 ในชั้นหินใต้ดินแล้ว มีความเสี่ยงที่น้ำบาดาล ตื้นๆ ที่อยู่ใกล้เคียง จะปนเปื้อน[ 28 ] : 242การปนเปื้อนอาจเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของ CO2 สู่น้ำบาดาลหรือจากการเคลื่อนที่ของน้ำเกลือที่ถูกแทนที่[ 28 ] : 242การเลือกสถานที่อย่างระมัดระวังและการตรวจสอบระยะยาวเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดความเสี่ยงนี้[ 28 ] : 239
การรั่วไหลของ ก๊าซ อย่างฉับพลัน
CO2 เป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่นซึ่งสะสมอยู่ใกล้พื้นดินเนื่องจากหนักกว่าอากาศ ในมนุษย์ การสัมผัสกับ CO2 ความเข้มข้นมากกว่า 5% (50,000 ส่วนต่อล้านส่วน ) จะทำให้เกิดภาวะ คาร์บอนไดออกไซด์ เลือดสูงและภาวะกรดในระบบทางเดินหายใจความเข้มข้นที่มากกว่า 10% อาจทำให้เกิดอาการชัก โคม่า และเสียชีวิต ระดับ CO2 มากกว่า 30% จะออกฤทธิ์อย่างรวดเร็วทำให้หมดสติภายในไม่กี่วินาที[ 55 ]
ท่อส่งและแหล่งเก็บกักอาจเป็นแหล่งที่มาของการปล่อย CO2 จำนวนมากโดยไม่ได้ตั้งใจอาจเป็นอันตรายต่อชุมชนท้องถิ่น รายงานของ IPCC ปี 2005 ระบุว่า "ท่อส่ง CO2 ที่มีอยู่ใหญ่อยู่ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของประชากรต่ำ จำนวนอุบัติเหตุที่รายงานต่อกิโลเมตรของท่อส่งนั้นต่ำมากและเทียบได้กับท่อส่งไฮโดรคาร์บอน" [ 28 ] : 12รายงานยังระบุด้วยว่าความเสี่ยงด้านสุขภาพและความปลอดภัยในท้องถิ่นของการจัดเก็บ CO2 ทางธรณีวิทยานั้นเทียบได้" กับความเสี่ยงของการจัดเก็บก๊าซธรรมชาติใต้ดิน หากมีกระบวนการเลือกสถานที่ที่ดี การกำกับดูแลด้านกฎระเบียบ การตรวจสอบ และแผนการแก้ไขเหตุการณ์[ 28 ] : 12ณ ปี 2020 วิธีการที่ท่อส่งอาจล้มเหลวนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนักสำหรับท่อส่ง CO2 เทียบกับท่อส่งก๊าซธรรมชาติหรือท่อส่งน้ำมัน และมีมาตรฐานความปลอดภัยเพียงไม่กี่อย่างที่เฉพาะเจาะจงสำหรับท่อส่ง[ 56 ]
แม้จะไม่บ่อยนัก อุบัติเหตุก็อาจร้ายแรงได้ ในปี 2020 ท่อส่งก๊าซ CO2 หลังจากดินถล่มใกล้เมืองซาตาร์เทีย รัฐมิสซิสซิปปีทำให้ผู้คนในบริเวณใกล้เคียงหมดสติ[ 57 ]มีการอพยพผู้คนประมาณ 200 คน และ 45 คนถูกนำส่งโรงพยาบาล และบางคนก็ได้รับผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาว[ 58 ] [ 59 ]ความเข้มข้นของ CO2 ในอากาศที่สูงทำให้เครื่องยนต์ของยานพาหนะหยุดทำงาน ขัดขวางความพยายามในการช่วยเหลือ[ 60 ]
งาน
การปรับปรุงโรงงานด้วย CCS สามารถช่วยรักษาตำแหน่งงานและความเจริญรุ่งเรืองทางเศรษฐกิจในภูมิภาคที่พึ่งพาอุตสาหกรรมที่ปล่อยมลพิษสูง ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงการหยุดชะงักทางเศรษฐกิจและสังคมจากการเกษียณอายุก่อนกำหนด[ 8 ] : 21–22
ทุน
ในสหรัฐอเมริกา ประเภทของโรงงานที่สามารถปรับปรุงด้วย CCS มักตั้งอยู่ในชุมชนที่ได้รับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพเชิงลบจากการอาศัยอยู่ใกล้โรงไฟฟ้าหรือโรงงานอุตสาหกรรมอยู่แล้ว[ 6 ]โรงงานเหล่านี้ตั้งอยู่ในชุมชนที่ยากจนและ/หรือชนกลุ่มน้อยเป็นสัดส่วนที่มากเกินไป[ 61 ]แม้ว่าจะมีหลักฐานว่า CCS สามารถช่วยลดมลพิษที่ไม่ใช่ CO2 กับการดักจับ CO2 ได้กลุ่มที่เรียกร้องความยุติธรรมด้านสิ่งแวดล้อมมักกังวลว่า CCS จะถูกนำมาใช้เพื่อยืดอายุการใช้งานของโรงงานและก่อให้เกิดอันตรายในท้องถิ่นต่อไป[ 6 ]บ่อยครั้งที่องค์กรในชุมชนต้องการให้ปิดโรงงานและนำการลงทุนไปมุ่งเน้นที่กระบวนการผลิตที่สะอาดกว่า เช่น ไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนแทน[ 6 ]
การก่อสร้างท่อส่งมักเกี่ยวข้องกับการจัดตั้งค่ายคนงานในพื้นที่ห่างไกล ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา การก่อสร้างท่อส่งน้ำมันและก๊าซในชุมชนห่างไกลมีความเกี่ยวข้องกับความเสียหายทางสังคม รวมถึงความรุนแรงทางเพศ[ 52 ]และประวัติศาสตร์นี้ทำให้ชุมชนพื้นเมืองบางแห่งต่อต้านการก่อสร้างท่อส่ง[ 62 ]
ค่าใช้จ่าย
ต้นทุนโครงการ ระดับความพร้อมทางเทคโนโลยีที่ต่ำในเทคโนโลยีการดักจับ และการขาดแหล่งรายได้ เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้โครงการ CCS ต้องหยุดชะงัก[ 2 ]โดยทั่วไปแล้ว โครงการขนาดเชิงพาณิชย์ต้องใช้เงินลงทุนล่วงหน้าสูงถึงหลายพันล้านดอลลาร์[ 63 ]
ต้นทุนของ CCS แตกต่างกันอย่างมากตามแหล่งที่มาของ CO2 โรงงานผลิตก๊าซผสมที่มีความเข้มข้นของ CO2 สูงเดียวกับการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ ก็สามารถดักจับและอัดได้ในราคา 15–25 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน[ 64 ]โรงไฟฟ้า โรงงานปูนซีเมนต์ และโรงงานเหล็กและเหล็กกล้า ผลิตก๊าซที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า ซึ่งต้นทุนในการดักจับและอัดอยู่ที่ 40–120 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน CO2 [ ]ในสหรัฐอเมริกา ต้นทุนการขนส่งทางท่อบนบกอยู่ในช่วง 2–14 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน CO2 คาดว่าความจุในการจัดเก็บบนบกมากกว่าครึ่งหนึ่งมีราคาต่ำกว่า 10 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน CO2 [ ]การนำCCSไปใช้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีหลายอย่างที่ปรับแต่งให้เหมาะสมกับแต่ละสถานที่ ซึ่งจำกัดความสามารถของอุตสาหกรรมในการลดต้นทุนผ่าน การเรียน รู้จากการปฏิบัติ[ 65 ]
บทบาทในการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การเปรียบเทียบกับทางเลือกในการบรรเทาผลกระทบอื่นๆ
เมื่อเปรียบเทียบกับทางเลือกอื่นๆ ในการลดการปล่อยมลพิษ CCS มีราคาแพงมาก ตัวอย่างเช่น การกำจัด CO2 โรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิลจะเพิ่มต้นทุนขึ้น 50-200 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันของ CO2 ถูกกำจัด[ 50 ] : 38มีหลายวิธีในการลดการปล่อยมลพิษที่มีต้นทุนน้อยกว่า 20 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันของการปล่อย[ 66 ]ทางเลือกที่มีศักยภาพในการลดการปล่อยมลพิษได้มากกว่า CCS ในราคาที่ต่ำกว่า ได้แก่ระบบขนส่งสาธารณะรถยนต์ไฟฟ้าและมาตรการประหยัดพลังงานต่างๆ[ 50 ] : 38 พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์มักเป็นวิธีการผลิตไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ำที่สุด แม้จะเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้ CCS ก็ตาม [ 50 ] : 38การลดลงอย่างมากของต้นทุนพลังงานหมุนเวียนและแบตเตอรี่ทำให้โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มี CCS แข่งขันด้านต้นทุนได้ยาก[ 64 ] อย่างไรก็ตาม ความไม่สม่ำเสมอโดยธรรมชาติและการพึ่งพาทางภูมิศาสตร์ของแหล่งพลังงานเหล่านี้หมายความว่าการยุติการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างสมบูรณ์อาจไม่สามารถทำได้เสมอไป[ 67 ]
การใช้งานที่มีลำดับความสำคัญ
ในเอกสารเกี่ยวกับการลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ CCS ถูกอธิบายว่ามีบทบาทเล็กน้อยแต่สำคัญในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก[ 6 ] [ 50 ] : 28 IPCC ประเมินในปี 2014 ว่าการละทิ้ง CCS โดยสิ้นเชิงจะทำให้การรักษาภาวะโลกร้อนให้อยู่ภายใน 2 องศาเซลเซียสมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้นถึง 138% [ 69 ]การพึ่งพา CCS มากเกินไปในฐานะเครื่องมือในการลดผลกระทบก็จะมีค่าใช้จ่ายสูงและเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค ตามข้อมูลของ IEA การพยายามลดการบริโภคน้ำมันและก๊าซโดยใช้ CCS และการดักจับอากาศโดยตรงเพียงอย่างเดียวจะมีค่าใช้จ่าย 3.5 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี ซึ่งใกล้เคียงกับรายได้ประจำปีของอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซทั้งหมด[ 70 ]การปล่อยก๊าซเรือนกระจกค่อนข้างยากหรือมีค่าใช้จ่ายสูงในการลดโดยไม่ใช้ CCS ในกลุ่มต่อไปนี้: [ 8 ] : 13–14
- อุตสาหกรรมหนัก: CCS เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีอยู่ไม่กี่อย่างที่สามารถลดการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องกับการผลิตซีเมนต์ สารเคมี และเหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญ[ 8 ] : 21–24ส่วนหนึ่งจากกระบวนการเหล่านี้มาจากปฏิกิริยาเคมี นอกเหนือจากการปล่อยมลพิษจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อความร้อน ตัวอย่างเช่น ประมาณหนึ่งในสามของการปล่อยมลพิษจากการผลิตซีเมนต์เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง และสองในสามเกิดจากกระบวนการทางเคมี[ 71 ] สมาคมซีเมนต์และคอนกรีตโลกกล่าวว่า CCS สามารถลดการปล่อยคาร์บอนได้ 36% [ 72 ]กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สะอาดกว่าอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาที่แตกต่างกัน และบางส่วนได้รับการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว[ 73 ]แต่ยังห่างไกลจากการนำไปใช้อย่างกว้างขวาง[ 50 ] : 29
- การปรับปรุงระบบ: CCS สามารถติดตั้งเพิ่มเติมในโรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่เดิม รวมถึงโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อให้สามารถดำเนินการโรงงานที่มีอยู่เดิมต่อไปได้ พร้อมทั้งลดการปล่อยมลพิษ[ 8 ] : 21–24
- การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ: CCUS เป็นวิธีแก้ปัญหาเดียวในการลดการปล่อย CO2 การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ[ 8 ] : 21–24ซึ่งไม่ลดการปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นเมื่อเผาก๊าซ[ 6 ]
- ไฮโดรเจน: ปัจจุบัน ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดผลิตจากก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน โรงงานสามารถนำ CCS มาใช้เพื่อดักจับ CO2 ปล่อยออกมาในกระบวนการเหล่านี้[ 8 ] : 21–24
- ส่วนเสริมของไฟฟ้าหมุนเวียน:ในสถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ของ IEA โรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซที่ติดตั้ง CCS จะผลิตไฟฟ้าทั่วโลกได้ 251 GW ภายในปี 2050 ในขณะที่พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม จะผลิตไฟฟ้าได้ 54,679 GW [ 30 ] : 91–92 แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์และ พลังงานลมโดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่า แต่โรงไฟฟ้าที่เผาไหม้ก๊าซธรรมชาติ ชีวมวล หรือถ่านหินมีข้อได้เปรียบที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในทุกฤดูกาลและทุกช่วงเวลาของวัน และสามารถจ่ายไฟได้ในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูง[ 8 ] : 51–52กำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยก็สามารถช่วยตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับความยืดหยุ่นของระบบเมื่อส่วนแบ่งของพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น[ 8 ] : 51–52 ศักยภาพของโครงข่ายไฟฟ้าที่แข็งแกร่งโดยใช้พลังงานหมุนเวียน 100%ได้รับการจำลองเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับหลายภูมิภาค ซึ่งจะทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ CCS จากเชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคไฟฟ้า[ 74 ] อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้อาจมีราคาแพงกว่า[ 50 ] : 676 CO -Plume Geothermalเป็นวิธีการที่เสนอเพื่อรวมการกักเก็บคาร์บอนเข้ากับการผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพ[ 75 ]
- พลังงานชีวภาพพร้อมการดักจับและกักเก็บคาร์บอน: พลังงานชีวภาพพร้อมการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (BECCS) คือกระบวนการสกัดพลังงานชีวภาพจากชีวมวลและดักจับและกักเก็บ CO2 เกิดขึ้น ภายใต้เงื่อนไขบางประการ BECCS สามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศได้[ 76 ]
IPCC ระบุในปี 2022 ว่า "การนำ CCS ไปใช้ในปัจจุบันเผชิญกับอุปสรรคทางด้านเทคโนโลยี เศรษฐกิจ สถาบัน นิเวศวิทยา-สิ่งแวดล้อม และสังคม-วัฒนธรรม" [ 50 ] : 28 เนื่องจาก CCS สามารถใช้ได้กับแหล่งปล่อยมลพิษขนาดใหญ่และอยู่กับที่เท่านั้น จึงไม่สามารถลดการปล่อยมลพิษจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลในยานพาหนะและบ้านเรือนได้ IEA อธิบายว่า "ความคาดหวังและการพึ่งพาที่มากเกินไป" ต่อ CCS และการดักจับอากาศโดยตรงเป็นความเข้าใจผิดที่พบได้ทั่วไป[ 70 ]เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่กำหนดไว้ในข้อตกลงปารีส CCS ต้องควบคู่ไปกับการลดลงอย่างมากของการผลิตและการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล[ 6 ] [ 50 ] : 672
ประสิทธิภาพในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
เมื่อใช้ CCS ในการผลิตไฟฟ้า การศึกษาส่วนใหญ่สันนิษฐานว่า CO2 ในกระแสไอเสียจะถูกดักจับได้ 85-90% 77 ]อย่างไรก็ตามตัวแทนจากภาคอุตสาหกรรมกล่าวว่าอัตราการดักจับที่แท้จริงนั้นใกล้เคียงกับ 75% และได้ล็อบบี้ให้โครงการของรัฐบาลยอมรับเป้าหมายที่ต่ำกว่านี้[ 78 ] ศักยภาพของโครงการ CCS ในการลดการปล่อยมลพิษขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยนอกเหนือจากอัตราการดักจับ ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงปริมาณพลังงานเพิ่มเติมที่จำเป็นในการขับเคลื่อนกระบวนการ CCS แหล่งที่มาของพลังงานเพิ่มเติมที่ใช้ และการรั่วไหลหลังการดักจับ พลังงานที่จำเป็นสำหรับ CCS มักมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งการทำเหมือง การแปรรูป และการขนส่งก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษ การศึกษาบางชิ้นระบุว่าภายใต้สถานการณ์บางอย่าง การลดการปล่อยมลพิษโดยรวมจาก CCS อาจต่ำมาก หรือการเพิ่ม CCS อาจทำให้การปล่อยมลพิษเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการไม่ดักจับ[ 79 ] [ 80 ]ตัวอย่างเช่น การศึกษาหนึ่งพบว่าใน การปรับปรุงโรงไฟฟ้าถ่านหิน Petra Nova CCS อัตราการลดการปล่อยมลพิษที่แท้จริงนั้นต่ำมากจนเฉลี่ยเพียง 10.8% ในช่วงเวลา 20 ปี[ 81 ]
การนำ CCS ไปใช้บางส่วนไม่ได้กักเก็บคาร์บอนตามกำลังการผลิตที่ออกแบบไว้ ไม่ว่าจะด้วยเหตุผลทางธุรกิจหรือทางเทคนิค[ 10 ] [ 6 ]ตัวอย่างเช่น ในโรงงานแปรรูปก๊าซ Shute Creekประมาณครึ่งหนึ่งของ CO2 ที่ถูกกักเก็บไว้ได้ถูกขายเพื่อใช้ในEORและอีกครึ่งหนึ่งถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเนื่องจากไม่สามารถขายได้อย่างมีกำไร82 ] : 19ในหนึ่งปีของการดำเนินงานของโครงการก๊าซ Gorgonในออสเตรเลีย ปัญหาเกี่ยวกับน้ำใต้ดินทำให้ CO2 ที่ถูกกักเก็บไว้สองในสามส่วนสามารถฉีดเข้าไป ได้ [ 83 ] ได้น้อยกว่าที่คาดไว้ในตอนแรกมาก หรือล้มเหลวโดยสิ้นเชิง[ 10 ] [ 82 ]
การปล่อยมลพิษจากการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน
มีข้อถกเถียงว่าการดักจับคาร์บอนตามด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมันเป็นประโยชน์ต่อสภาพภูมิอากาศหรือไม่ กระบวนการ EOR ใช้พลังงานสูงเนื่องจากจำเป็นต้องแยกและฉีด CO2 กลับเข้าไปครั้งเพื่อลดการสูญเสีย หากการสูญเสีย CO2 ที่ 1% พลังงานที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงาน EOR จะส่งผลให้เกิดการปล่อย CO2 ประมาณ 0.23 ตัน ต่อ ที่ถูกกักเก็บไว้ตัน[ 41 ]
นอกจากนี้ เมื่อน้ำมันที่สกัดได้โดยใช้ EOR ถูกเผาไหม้ในภายหลัง จะมีการปล่อย CO2 มา หากรวมการปล่อยมลพิษเหล่านี้ในการคำนวณ โดยทั่วไปจะพบว่าการดักจับคาร์บอนด้วย EOR ทำให้ การปล่อยมลพิษโดยรวม เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการไม่ใช้การดักจับคาร์บอนเลย[ 3 ]หากไม่รวมการปล่อยมลพิษจากการเผาไหม้น้ำมันที่สกัดได้ในการคำนวณ จะพบว่าการดักจับคาร์บอนด้วย EOR ทำให้ การปล่อยมลพิษ ลดลงในข้อโต้แย้งสำหรับการไม่รวมการปล่อยมลพิษเหล่านี้ สันนิษฐานว่าน้ำมันที่ผลิตโดย EOR จะมาแทนที่น้ำมันที่ผลิตแบบดั้งเดิม แทนที่จะเพิ่มการบริโภคน้ำมันทั่วโลก[ 3 ]การทบทวนในปี 2020 พบว่าเอกสารทางวิทยาศาสตร์มีความเห็นแตกออกเป็นสองฝ่ายอย่างเท่าๆ กันในประเด็นที่ว่าการดักจับคาร์บอนด้วย EOR ทำให้การปล่อยมลพิษเพิ่มขึ้นหรือลดลง[ 3 ]
แบบจำลองอุปทานและอุปสงค์น้ำมันของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศระบุว่า 80% ของน้ำมันที่ผลิตใน EOR จะเข้ามาแทนที่น้ำมันอื่นๆ ในตลาด[ 41 ]โดยใช้แบบจำลองนี้ ประมาณการว่าสำหรับ CO2 ที่ถูกกักเก็บไว้ทุกๆ ตันเผาไหม้น้ำมันที่ผลิตโดย EOR แบบดั้งเดิมจะนำไปสู่การปล่อย CO2 0.13 ตันนอกเหนือจาก CO2 0.24 ตันที่ออกมาในระหว่างกระบวนการ EOR เอง) [ 41 ]
ความเร็วในการดำเนินการ
ณ ปี 2023 CCS สามารถดักจับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกได้ประมาณ 0.1% หรือประมาณ 45 ล้านตันของ CO2 [ ]แบบจำลองสภาพภูมิอากาศจาก IPCC และ IEA แสดงให้เห็นว่าสามารถดักจับ CO2 ได้ประมาณ 1 พันล้านตันปี 2030 และหลายพันล้านตันภายในปี 2050 [ 6 ]เทคโนโลยี CCS ในกลุ่มเฉพาะที่มีความสำคัญสูง เช่น การผลิตซีเมนต์ ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น IEA ตั้งข้อสังเกตว่า "มีความไม่สอดคล้องกันระหว่างระดับความพร้อมของเทคโนโลยีการดักจับ CO2 แต่ละชนิดพื้นที่ที่ต้องการเทคโนโลยีเหล่านั้นมากที่สุด" [ 8 ] : 92
การนำ CCS ไปใช้เกี่ยวข้องกับระยะเวลาการอนุมัติและการก่อสร้างที่ยาวนาน และโดยทั่วไปแล้วอัตราการดำเนินการจะค่อนข้างช้า[ 84 ]เนื่องจากการขาดความคืบหน้า ผู้เขียนกลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจึงลดบทบาทของ CCS ลงซ้ำแล้วซ้ำเล่า[ 30 ] : 132 ผู้สังเกตการณ์บางราย เช่น IEA เรียกร้องให้มีความมุ่งมั่นต่อ CCS มากขึ้นเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย[ 84 ] : 16ผู้สังเกตการณ์รายอื่นมองว่าอัตราการดำเนินการที่ช้าเป็นข้อบ่งชี้ว่าแนวคิดของ CCS ไม่น่าจะประสบความสำเร็จ และเรียกร้องให้เปลี่ยนทิศทางความพยายามไปยังเครื่องมือบรรเทาผลกระทบอื่นๆ เช่น พลังงานหมุนเวียน[ 85 ]
การโต้วาทีทางการเมือง
CCS ได้รับการหารือโดยผู้มีบทบาททางการเมืองอย่างน้อยตั้งแต่เริ่ม การเจรจา UNFCCC [ 87 ]ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 และยังคงเป็นประเด็นที่สร้างความแตกแยกอย่างมาก[ 78 ]
บริษัทเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ส่งเสริม CCS อย่างมาก โดยมองว่าเป็นนวัตกรรมและคุ้มค่า[ 11 ]คำแถลงต่อสาธารณะจากบริษัทเชื้อเพลิงฟอสซิลและบริษัทผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเรียกร้องให้ "ยอมรับ" ว่าการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลจะเพิ่มขึ้นในอนาคต และแนะนำว่า CCS จะช่วยให้ยุคเชื้อเพลิงฟอสซิลยืดเยื้อออกไปได้[ 11 ]โดยทั่วไปแล้ว คำแถลงของพวกเขาจะวางตำแหน่ง CCS เป็นวิธีที่จำเป็นในการรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยไม่ได้กล่าวถึงทางเลือกในการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล[ 11 ]ตามข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ ณ ปี 2023 การลงทุนประจำปีในภาคส่วนน้ำมันและก๊าซมีจำนวนเป็นสองเท่าของจำนวนที่จำเป็นในการผลิตเชื้อเพลิงที่สอดคล้องกับการจำกัดภาวะโลกร้อนไว้ที่ 1.5°C [ 7 ] : 14
ตัวแทนจากอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลมีบทบาทสำคัญในการประชุมด้านสภาพภูมิอากาศของสหประชาชาติ[ 88 ]ในการประชุมเหล่านี้ พวกเขาได้สนับสนุนข้อตกลงให้ใช้ภาษาเกี่ยวกับการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล (ผ่าน CCS) แทนที่จะใช้ภาษาเกี่ยวกับการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล[ 88 ]ในการประชุมการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแห่งสหประชาชาติปี 2023มีผู้ล็อบบี้อย่างน้อย 475 คนสำหรับ CCS ที่ได้รับอนุญาตให้เข้าร่วม[ 89 ]
องค์กรพัฒนาเอกชนด้านสิ่งแวดล้อมหลายแห่ง เช่นFriends of the Earthมีมุมมองเชิงลบอย่างมากต่อ CCS [ 90 ]จากการสำรวจ องค์กรพัฒนาเอกชนด้านสิ่งแวดล้อมให้คะแนนความสำคัญของพลังงานฟอสซิลร่วมกับ CCS ในระดับต่ำพอๆ กับคะแนนความสำคัญของพลังงานนิวเคลียร์[ 91 ]นักวิจารณ์มองว่า CCS เป็นเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ มีราคาแพง และจะทำให้การพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลยืดเยื้อต่อไป[ 12 ]พวกเขาเชื่อว่าวิธีอื่นๆ ในการลดการปล่อยมลพิษมีประสิทธิภาพมากกว่า และ CCS เป็นเพียงสิ่งเบี่ยงเบนความสนใจ[ 12 ]พวกเขาอยากเห็นเงินทุนของรัฐบาลไปใช้ในโครงการริเริ่มที่ไม่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลมากกว่า[ 12 ]
การลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล
ในการเจรจาด้านสภาพภูมิอากาศระหว่างประเทศ ประเด็นที่เป็นข้อถกเถียงคือว่าจะค่อยๆ ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลโดยทั่วไป หรือจะค่อยๆ ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลที่ "ไม่ได้ควบคุม" ในการประชุมการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแห่งสหประชาชาติในปี 2023 ได้มีการบรรลุข้อตกลงที่จะค่อยๆ ลดการใช้ถ่านหินที่ไม่ได้ควบคุม[ 92 ] โดยทั่วไปแล้ว คำว่า"ควบคุม"มักหมายถึงการใช้ CCS อย่างไรก็ตาม ข้อตกลงไม่ได้ให้คำจำกัดความของคำนี้[ 92 ]
เนื่องจากคำว่า"ลดลง " และ " ไม่ลดลง " ไม่ได้มีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน ข้อตกลงจึงถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเปิดช่องให้เกิดการละเมิดได้[ 92 ]หากไม่มีคำจำกัดความที่ชัดเจน การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลอาจถูกเรียกว่า "ลดลง" ได้ หากใช้ CCS ในลักษณะที่น้อยที่สุด เช่น การดักจับการปล่อยมลพิษจากโรงงานเพียง 30% เท่านั้น[ 92 ]
IPCC พิจารณาว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่ได้รับการลดหย่อนหาก "มีการผลิตและใช้งานโดยปราศจากการแทรกแซงที่ช่วยลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยออกมาตลอดวงจรชีวิตอย่างมีนัยสำคัญ เช่น การดักจับ 90% หรือมากกว่าจากโรงไฟฟ้า หรือการลดการปล่อยก๊าซมีเทนที่รั่วไหลจากแหล่งพลังงาน 50–80%" [ 93 ] เจตนารมณ์ของคำจำกัดความของ IPCC คือการกำหนดให้ต้องมีทั้ง CCS ที่มีประสิทธิภาพและการลดการปล่อยก๊าซที่รั่วไหล อย่างมาก เพื่อให้การปล่อยก๊าซจากเชื้อเพลิงฟอสซิลมีคุณสมบัติเป็น "การลดหย่อน" [ 13 ]
การยอมรับทางสังคม
โดยทั่วไปประชาชนมีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ CCS ค่อนข้างน้อย[ 50 ] : 642–643การสนับสนุนจากประชาชนในกลุ่มผู้ที่รู้จัก CCS มีแนวโน้มต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับการสนับสนุนจากประชาชนสำหรับทางเลือกอื่นในการลดการปล่อยมลพิษ[ 50 ] : 642–643
ข้อกังวลที่พบบ่อยสำหรับสาธารณชนคือความโปร่งใส เช่น ประเด็นต่างๆ เช่น ความปลอดภัย ค่าใช้จ่าย และผลกระทบ[ 94 ]ปัจจัยอีกประการหนึ่งในการยอมรับคือการรับรู้ถึงความไม่แน่นอน รวมถึงความไม่แน่นอนเกี่ยวกับผลกระทบเชิงลบที่อาจเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติและสุขภาพของประชาชน[ 94 ]งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าการมีส่วนร่วมอย่างครอบคลุมกับชุมชนจะเพิ่มโอกาสความสำเร็จของโครงการเมื่อเทียบกับโครงการที่ไม่ดึงสาธารณชนเข้ามามีส่วนร่วม[ 94 ]การศึกษาบางชิ้นระบุว่าความร่วมมือของชุมชนสามารถช่วยหลีกเลี่ยงอันตรายภายในชุมชนที่ได้รับผลกระทบจากโครงการได้[ 94 ]
โครงการของรัฐบาล
โครงการ CCS เกือบทั้งหมดที่ดำเนินการอยู่ในปัจจุบันได้รับประโยชน์จากการสนับสนุนทางการเงินจากรัฐบาล โดยส่วนใหญ่เป็นในรูปแบบของเงินทุนสนับสนุน และในระดับที่น้อยกว่าคือเงินอุดหนุนการดำเนินงาน[ 8 ] : 156–160มีการให้เครดิตภาษีในบางประเทศ[ 95 ] [ 96 ]เงินทุนสนับสนุนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในโครงการที่เริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี 2010 โดย 8 ใน 15 โครงการได้รับเงินทุนสนับสนุนตั้งแต่ประมาณ 55 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (60 ล้านดอลลาร์ออสเตรเลีย) ในกรณีของ Gorgon ในออสเตรเลีย ไปจนถึง 840 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (865 ล้านดอลลาร์แคนาดา) สำหรับQuestในแคนาดา ราคาคาร์บอนที่ชัดเจนสนับสนุนการลงทุนใน CCS เพียงสองกรณีเท่านั้นจนถึงปัจจุบัน ได้แก่ โครงการ Sleipner และ Snøhvit ในนอร์เวย์[ 8 ] : 156–160
อเมริกาเหนือ
เพื่อเป็นการส่งเสริมการผลิตน้ำมันในประเทศ ประมวลกฎหมายภาษีของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ได้มีมาตรการจูงใจบางอย่างสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมันตั้งแต่ปี 1979 เมื่อน้ำมันดิบยังอยู่ภายใต้การควบคุมราคาของรัฐบาลกลาง เครดิตภาษี 15 เปอร์เซ็นต์ได้รับการบัญญัติไว้ในกฎหมายว่าด้วยมาตรการจูงใจทางภาษีสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมันของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ในปี 1986 และการผลิตน้ำมันจากการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมันโดยใช้ก็เติบโตอย่างรวดเร็วในเวลาต่อมา[ 97 ]
ในสหรัฐอเมริกาพระราชบัญญัติการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานและการจ้างงาน ปี 2021 ได้จัดสรรเงินกว่า 3 พันล้านดอลลาร์สำหรับโครงการสาธิต CCS ที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังมีการจัดสรรเงินจำนวนใกล้เคียงกันสำหรับศูนย์กลาง CCS ระดับภูมิภาคที่มุ่งเน้นการดักจับ การขนส่ง และการจัดเก็บหรือการใช้CO2 ที่ดักจับได้ในวงกว้าง และยัง อีกหลายร้อยล้านดอลลาร์ที่จัดสรรเป็นประจำทุกปีสำหรับการค้ำประกันเงินกู้เพื่อสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งCO2 [ 98 ]
พระราชบัญญัติลดเงินเฟ้อปี 2022 (IRA) ปรับปรุงกฎหมายเครดิตภาษีเพื่อส่งเสริมการใช้การดักจับและกักเก็บคาร์บอน แรงจูงใจทางภาษีภายใต้กฎหมายนี้ให้เงินสนับสนุนสูงสุด 85 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับCO2ในชั้นหินเกลือ หรือสูงสุด 60 ดอลลาร์ต่อตันสำหรับCO2 ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน[ 99 ]กรมสรรพากรอาศัยเอกสารจากบริษัทเพื่อยืนยันการอ้างว่า มีการกักเก็บ CO2 มากน้อยเพียงใด และไม่ได้ทำการตรวจสอบอิสระ[ 78 ]กักเก็บทางธรณีวิทยาที่ประสบความสำเร็จเกือบ 900 ล้านดอลลาร์จาก 1 พันล้านดอลลาร์ที่พวกเขาอ้างสิทธิ์[ 3 ]
ในปี 2023 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA)ได้ออกกฎที่เสนอให้กำหนดให้ต้องใช้ CCS เพื่อให้บรรลุการลดการปล่อยมลพิษ 90% สำหรับโรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ กฎดังกล่าวจะมีผลบังคับใช้ในช่วงปี 2035–2040 [ 100 ]สำหรับโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติ กฎดังกล่าวจะกำหนดให้ต้องดักจับ CO2 90 เปอร์เซ็นต์ใช้ CCS ภายในปี 2035 หรือการเผาไหม้ร่วมกับไฮโดรเจนที่มีก๊าซเรือนกระจกต่ำ 30% เริ่มต้นในปี 2032 และการเผาไหม้ร่วมกับไฮโดรเจนที่มีก๊าซเรือนกระจกต่ำ 96% เริ่มต้นในปี 2038 [ 100 ]ภายในสหรัฐอเมริกา แม้ว่ารัฐบาลกลางอาจให้ทุนสนับสนุนโครงการนำร่อง CCS ทั้งหมดหรือบางส่วน แต่เขตอำนาจศาลท้องถิ่นหรือชุมชนมีแนวโน้มที่จะบริหารจัดการการกำหนดที่ตั้งและการก่อสร้างโครงการ CCS [ 101 ] CO2 อยู่ภายใต้การดูแลของ สำนักงานบริหารความปลอดภัย ด้านท่อส่งและวัสดุอันตราย [ 102 ]ซึ่งถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าขาดเงินทุนและบุคลากร[ 103 ]
แคนาดาได้จัดตั้งเครดิตภาษีสำหรับอุปกรณ์ CCS สำหรับปี 2022–2028 [ 96 ]เครดิตนี้อยู่ที่ 50% สำหรับอุปกรณ์ดักจับ CCS และ 37.5% สำหรับอุปกรณ์ขนส่งและจัดเก็บ[ 96 ]สมาคมผู้ผลิตปิโตรเลียมแห่งแคนาดาได้ขอเครดิต 75% [ 96 ]คาดว่าเครดิตภาษีของรัฐบาลกลางจะมีค่าใช้จ่าย 2.6 พันล้านดอลลาร์แคนาดาในระยะเวลา 5 ปี[ 96 ]ในปี 2024 เจ้าหน้าที่งบประมาณรัฐสภา ประเมินว่าจะ มีค่าใช้จ่าย 5.7 พันล้านดอลลาร์แคนาดา[ 104 ]ซัสแคตเชวันได้ขยายเครดิตภาษี 20 เปอร์เซ็นต์ภายใต้โครงการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานน้ำมันของจังหวัดไปยังท่อส่งที่ขนส่ง [ 105 ]
ยุโรป
ในประเทศนอร์เวย์ CCS เป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์เพื่อให้การส่งออกเชื้อเพลิงฟอสซิลสอดคล้องกับเป้าหมายการลดการปล่อยมลพิษของประเทศ[ 106 ]ในปี 1991 รัฐบาลได้นำภาษีการปล่อย CO2 การผลิตน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง มาใช้ [ 107 ] : 20ภาษีนี้ ประกอบกับธรณีวิทยาของพื้นที่ที่เอื้ออำนวยและเข้าใจได้ดี เป็นเหตุผลที่Equinorเลือกที่จะนำ CCS มาใช้ในแหล่งก๊าซ Sleipner และ Snøhvit [ 8 ]ในเดือนมิถุนายน 2025 นอร์เวย์ยังได้เปิดตัวการดำเนินงานเต็มรูปแบบขนาดใหญ่ที่สุดในโลกของการดักจับและกักเก็บคาร์บอนในระดับอุตสาหกรรม[ 108 ]
ในปี 2022 เดนมาร์กประกาศเงินอุดหนุนสำหรับ CCS สูงถึง 5 พันล้านยูโร โดยมีเป้าหมายเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.9 ล้านตันปี 2030 [ 109 ]
ในสหราชอาณาจักร แผนงาน CCUS ได้ระบุถึงพันธสัญญาของรัฐบาลและอุตสาหกรรมร่วมกันในการใช้งาน CCUS และกำหนดแนวทางในการสร้างคลัสเตอร์อุตสาหกรรมคาร์บอนต่ำ CCUS จำนวน 4 แห่ง โดยมีเป้าหมายในการดักจับCO2 20–30 ล้าน ต่อปีภายในปี 2030 [ 110 ]ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2567 รัฐบาลสหราชอาณาจักรได้ประกาศเงินอุดหนุนจำนวน 21.7 พันล้านปอนด์ในระยะเวลา 25 ปี สำหรับโครงการ HyNet CCS และไฮโดรเจนสีน้ำเงินในเมอร์ซีย์ไซด์ และโครงการ East Coast Cluster ในทีส์ไซด์[ 111 ]
เอเชีย
ขณะนี้สภาแห่งรัฐของจีนได้ออกนโยบายและแนวทางปฏิบัติระดับชาติมากกว่า 10 ฉบับเพื่อส่งเสริม CCS รวมถึงโครงร่างแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติระยะ 5 ปี ฉบับที่ 14 (2021–2025) และวิสัยทัศน์จีน 2035 [ 112 ]
แนวคิดที่เกี่ยวข้อง
ใช้ CO2 ในผลิตภัณฑ์
CO2 สามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ ได้ ณ ปี 2022 การใช้งานในผลิตภัณฑ์ต่างๆ บริโภค CO2 ที่ดักจับได้ประมาณ 1% แต่ละปี[ 14 ]ในการผลิตยูเรีย ซึ่ง ปุ๋ยทางการเกษตรที่สำคัญ CO2 เกิดขึ้นภายในกระบวนการทางอุตสาหกรรมมักจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ อย่างไรก็ตาม ตามธรรมเนียมแล้ว การนำกลับมาใช้ใหม่ภายในประเภทนี้จะไม่รวมอยู่ในตัวเลขการดักจับคาร์บอน[ 113 ]ที่ผลิตขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มก็ไม่รวมอยู่ในตัวเลขเหล่านี้เช่นกัน[ 113 ]
ณ ปี 2023 การผลิตผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้จาก CO2 ที่ดักจับได้นั้นเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์เมทานอลยูเรียโพลีคาร์บอเนตโพลีออล โพลียูรีเทนและกรดซาลิไซลิก [ 35 ] ปัจจุบันเมทานอลส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสารเคมีอื่นๆ โดยมีศักยภาพ ในการใช้ งานเป็นเชื้อเพลิงอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคต[ 114 ]
เทคโนโลยีสำหรับการกักเก็บ CO2 ผลิตภัณฑ์คาร์บอเนตแร่ได้รับการสาธิตแล้ว แต่ยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ ณ ปี 2023 [ 35 ]การวิจัยกำลังดำเนินอยู่เกี่ยวกับกระบวนการที่จะรวม CO2 กับคอนกรีตหรือวัสดุมวลรวมในการก่อสร้างการใช้ CO2 วัสดุก่อสร้างมีแนวโน้มที่ดีสำหรับการใช้งานในวงกว้าง[ 115 ]และเป็นการใช้ CO2 ที่คาดการณ์ได้เพียงอย่างเดียวมีความถาวรเพียงพอที่จะมีคุณสมบัติเป็นการจัดเก็บ[ 116 ]การใช้งานอื่นๆ ที่เป็นไปได้สำหรับ CO2 ที่ถูกดักจับกำลังอยู่ระหว่างการวิจัย ได้แก่ การสร้างเชื้อเพลิงสังเคราะห์สารเคมี และพลาสติกต่างๆ[ 35 ]การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมีจาก CO2 ต้องใช้พลังงานสูงมาก[ 116 ]
การดักจับ CO2 ใช้ในผลิตภัณฑ์ไม่ได้หมายความว่าจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือน กระจกเสมอไป [ 8 ] : 111ประโยชน์ด้านสภาพภูมิอากาศที่เกี่ยวข้องกับการใช้ CO2 ใหญ่เกิดจากการแทนที่ผลิตภัณฑ์ที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวงจรชีวิตสูงกว่า[ 8 ] : 111ปริมาณประโยชน์ด้านสภาพภูมิอากาศจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ผลิตภัณฑ์มีอายุการใช้งานก่อนที่จะปล่อย CO2 ออกมาอีกครั้งและแหล่งที่มาของพลังงานที่ใช้ในการผลิต ผลิตภัณฑ์นั้นจะถูกผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือไม่ และแหล่งที่มาของ CO2 ที่ดักจับได้ 8 ] : 111การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะสูงขึ้นหากดักจับ CO2 พลังงานชีวภาพเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล[ 8 ] : 111
ศักยภาพในการใช้ CO2 ผลิตภัณฑ์นั้นมีน้อยเมื่อเทียบกับปริมาณ CO2 ทั้งหมดที่ดักจับได้มากกว่า 95% จะถูกกักเก็บไว้ในชั้นธรณีวิทยา และน้อยกว่า 5% จะถูกนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์[ 116 ]
ตามข้อมูลของ IEA ผลิตภัณฑ์ที่สร้างจาก CO2 ที่ดักจับได้แนวโน้มที่จะมีราคาสูงกว่าผลิตภัณฑ์คาร์บอนต่ำแบบดั้งเดิมและทางเลือกอื่นๆ มาก[ 8 ] : 110การใช้ CO2 ที่ดักจับได้ที่สำคัญอย่างหนึ่งการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์ซึ่งควบคู่ไปกับเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงเพียงอย่างเดียวแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับเที่ยวบินระยะไกล ข้อจำกัดเกี่ยวกับความพร้อมของชีวมวลที่ยั่งยืนหมายความว่าเชื้อเพลิงสังเคราะห์เหล่านี้จะมีความจำเป็นสำหรับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ CO2 ต้องมาจากการผลิตพลังงานชีวภาพหรือการดักจับจากอากาศโดยตรงเพื่อให้เป็นกลางทางคาร์บอน[ 8 ] : 21–24
การดักจับและกักเก็บคาร์บอนจากอากาศโดยตรง
การดักจับและกักเก็บคาร์บอนจากอากาศโดยตรง (DACCS) คือการใช้กระบวนการทางเคมีหรือทางกายภาพเพื่อสกัด CO2 จากอากาศโดยรอบและนำ CO2 ที่ดักจับได้จัดเก็บในระยะยาว[ 117 ]ในทางตรงกันข้ามกับ CCS ซึ่งดักจับการปล่อยมลพิษจากแหล่งกำเนิดจุดเดียว DAC มีศักยภาพในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในชั้นบรรยากาศอยู่แล้ว ดังนั้น DAC จึงสามารถใช้ดักจับการปล่อยมลพิษที่มาจากแหล่งที่ไม่หยุดนิ่ง เช่น เครื่องยนต์ของเครื่องบิน[ 118 ] ณ ปี 2023 DACCS ยังไม่ได้รับการบูรณาการเข้ากับการซื้อขายการปล่อยมลพิษเนื่องจากต้นทุนต่อตันของคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่า 1,000 ดอลลาร์สหรัฐ[ 119 ] ซึ่งสูงกว่า ราคาคาร์บอนในตลาดเหล่านั้นหลายเท่า[ 120 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ฐานข้อมูล IEA
- แพลตฟอร์มการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ - ที่ปรึกษาด้านเทคนิคของคณะกรรมาธิการยุโรปเกี่ยวกับการใช้งานเทคโนโลยี CCS และ CCU