Best practices voor het transport en de opslag van kooldioxide

Het afvangen, gebruiken en opslaan van koolstof (CCUS) wordt een steeds gangbaarder strategie om industriële uitstoot te beheersen en te voorkomen dat het schadelijke broeikasgas CO₂ in de atmosfeer terechtkomt. CCUS is om twee belangrijke redenen bijzonder aantrekkelijk:

• Naleving van regelgeving: dankzij CCUS kunnen industrieën met hoge uitstoot, zoals de cement- en staalindustrie, de wettelijke doelstellingen effectief halen
• Beperkingen ondervangen: de implementatie van CCUS is met name zinvol wanneer de mogelijkheden om de uitstoot van broeikasgassen via eenvoudigere methoden te verminderen – bijvoorbeeld door ingrijpende verbeteringen in de procesefficiëntie of door over te stappen op hernieuwbare energiebronnen – beperkt of technisch onhaalbaar zijn

Hoewel er veel aandacht wordt besteed aan de ontwikkeling van efficiënte methoden voor koolstofafvang, zijn er downstream aanzienlijke maatregelen nodig om de afgevangen CO₂ te verwerken. De belangrijkste stappen in dit proces zijn:

• Compressie: na afvang moet het gasvormige CO₂ worden gecomprimeerd, soms totdat het vloeibaar is
• Transport: vervolgens wordt het CO₂ veilig getransporteerd naar een zorgvuldig gekozen locatie voor gebruik of opslag
• Logistiek: er moet rekening worden gehouden met talrijke factoren, waaronder afstand, geografie, bestaande infrastructuur, milieueffecten en transportkosten

Momenteel zijn er drie veelgebruikte transportmethoden. Elke methode biedt specifieke voordelen, afhankelijk van de omvang en de geografische ligging van het project:

• Pijpleidingen: de meest gangbare en vaak voordeligste optie voor het transporteren van grote hoeveelheden CO₂ over lange afstanden, met name op het vasteland. Bestaande aardgasleidingen kunnen worden herbestemd om de kosten en de milieubelasting te verminderen, maar dit vereist een zorgvuldige afweging vanwege de corrosieve eigenschappen van CO₂ en de hogere druk die nodig is. Terwijl er bij aardgasleidingen doorgaans met een druk van maximaal ca. 90 bar (1300 psi) wordt gewerkt, kan voor het transport van CO₂ een druk van maximaal 150 bar (2175 psi) nodig zijn.
• Schepen: ideaal voor transport overzee naar verre gebruiks- en opslaglocaties.
• Over land per vrachtwagen en spoor: biedt flexibiliteit voor kleinere hoeveelheden of kortere afstanden wanneer de pijpleidinginfrastructuur beperkt is. Het maakt transport tussen opvanglocaties, opslagfaciliteiten of verzamelcentra mogelijk, maar wordt bij lange afstanden duur en zorgt, in het geval van vrachtwagens, voor meer verkeer en een hogere dieseluitstoot.

Om een veilig en efficiënt transport van kooldioxide te garanderen, moeten de voorschriften en zuiverheidsnormen worden nageleefd. Hoewel specifieke voorschriften variëren per gebied, wordt kooldioxide geclassificeerd als een gevaarlijk materiaal bij hoge concentraties. Het transport is onderworpen aan regels die vergelijkbaar zijn met degene die gelden voor aardgas in elke plaats. Deze voorschriften zijn van essentieel belang voor de integriteit van pijpleidingen, het voorkomen van lekkages en de protocollen voor noodhulp.

Bovendien is de CO₂-zuiverheid van groot belangrijk ,zowel voor de eindtoepassingen downstream als voor de veiligheid tijdens het transport. Verontreinigingen, zoals water, waterstofsulfide en stikstofoxiden, kunnen grote risico’s met zich meebrengen en mogelijk chemische reacties, corrosie, productdefecten en schade aan de infrastructuur veroorzaken.

Om deze risico’s te beheersen, hebt realtime zekerheid nodig. Endress+Hauser levert de betrouwbare en nauwkeurige meetinstrumenten die nodig zijn voor het monitoren van de flow, druk, temperatuur, kwaliteit en samenstelling. Dit helpt u om:

• aan de regels te blijven voldoen
• verontreinigingen onmiddellijk te detecteren
• uw volledige transportsysteem langdurig goed te laten functioneren

Zodra kooldioxide is afgevangen, moet het worden gebruikt in een industrieel proces of veilig worden opgeslagen om te voorkomen dat het in de atmosfeer terechtkomt. De meest gebruikte opslaglocaties zijn grotachtige geologische formaties, hoewel opslag in de diepe oceaan steeds meer aandacht krijgt.

Bij de opslag van kooldioxide in geologische formaties wordt het gas diep ondergronds geïnjecteerd, vaak meer dan een kilometer onder het grondwaterpeil, op zorgvuldig geselecteerde en bewaakte locaties. Geschikte locaties zijn doorgaans reeds bestaande ondergrondse reservoirs, zoals lege olie- en gasvelden, diepliggende watervoerende zoutlagen en steenkoollagen die niet kunnen worden afgegraven. Deze poreuze rotsformaties zijn doorgaans afgedekt met een niet-poreuze "kaprots" om CO₂-lekkage te voorkomen.

Ondergrondse opslag is al duizenden jaren een veilige methode om kooldioxide op te slaan.De U.S. Geological Survey (USGS) schat dat de Verenigde Staten beschikken over geologische formaties die geschikt zijn voor de opslag van ongeveer 3000 gigaton kooldioxide. Voor het selecteren van geschikte opslaglocaties zijn echter uitgebreide geologische onderzoeken en modelleringen nodig om de integriteit van de formatie te waarborgen. Dit proces richt zich ook op het minimaliseren van mogelijke risico's, zoals opgewekte seismische activiteit en effecten op de grondwaterbronnen.

Hoewel geologische opslag op korte termijn nog steeds de meest haalbare optie is, blijven onderzoekers alternatieven onderzoeken. Minerale carbonisatie bijvoorbeeld simuleert natuurlijke geologische processen door kooldioxide te laten reageren met elementen in de aarde, waardoor stabiele carbonaatmineralen ontstaan en koolstof voor lange tijd effectief wordt opgeslagen. Hoewel langdurige opslag veelbelovend is, is voor deze methode veel energie nodig en zijn er uitdagingen wat betreft kosten, schaalbaarheid en toegang tot de hulpbronnen.

Als alternatief kan kooldioxide worden geïnjecteerd in rotsformaties onder de zeebodem. Zo kan er in de Noordzee ca. 100 miljard ton CO₂ in de uitgestrekte zandsteenlagen worden opgeslagen. Dit komt neer op bijna de totale wereldwijde uitstoot over een periode van drie jaar.

Nauwkeurige metingen en monitoring met de juiste instrumenten zijn essentieel in de gehele CCUS-keten om de efficiëntie, veiligheid en milieu-integriteit van het proces te waarborgen. Tijdens het transport moeten kooldioxidedruk, -temperatuur, -flow en -kwaliteit worden gemeten in pijpleidingen en bij terminals, om een veilig transport alsmede een nauwkeurige custody transfer te waarborgen.

Ongeacht de gekozen opslagmethode is uitgebreide monitoring van cruciaal belang om de integriteit van de locatie op lange termijn te waarborgen en te voorkomen dat CO₂ terug de atmosfeer in lekt. Voor een doeltreffende monitoring van kooldioxide in opslagreservoirs zijn geavanceerde technologieën nodig en geavanceerde gasdetectiesystemen nodig. Hierdoor kunnen operators op de hoogte blijven van de bewegingen en het gedrag ervan diep onder de grond. Continue en betrouwbare metingen zijn essentieel voor het vroegtijdig opsporen van mogelijke afwijkingen en lekken, waardoor er onmiddellijk een waarschuwingsmelding kan worden gegeven zodat het personeel kan ingrijpen en milieurisico’s tot een minimum kan beperken.

Na het afvangen moeten beslissingen worden genomen over de bestemming van het kooldioxide en de middelen om die te bereiken. Doorlopend onderzoek en significante investeringen van publieke en particuliere belanghebbenden zijn essentieel voor het opschalen van de transport- en opslaginfrastructuur die nodig is om de broeikasgasemissies te verlagen. Dit zal de technologische mogelijkheden en economische haalbaarheid van CCUS-apparatuur verbeteren, waardoor deze breed in de industrie kunnen worden gebruikt.

Het afvangen van CO₂ van industriële productprocesstromen is een cruciale eerste stap in de CCUS-waardeketen. Het succes voor de lange termijn is echter afhankelijk van de ontwikkeling van veilige, efficiënte en duurzame oplossingen met betrekking tot transport, gebruik en permanente opslag. De belangrijkste transportmethoden zijn pijpleidingen, landtransport en zeetransport, terwijl geologische formaties zeer geschikt zijn voor opslag.

Voor het verbeteren van de efficiëntie en het ontwikkelen van nieuwe opties moeten overheden, fabrikanten, onderzoekers en gemeenschappen op één lijn komen, om de technische, economische, regelgevende en sociale uitdagingen aan te gaan. Investeringen in deze mogelijkheden zal naar verwachting het positieve effect van CCUS op GHG-reducties voor de komende decennia vergroten, wat de industrie helpt bij het bereiken van ambitieuze netto-nuldoelstellingen voor een duurzamere toekomst.