Під поверхнею: останні розробки у сфері декарбонізації виробництва цементу

Цемент повсюди. Від мостів і каналів – до будинків і офісів. Він є основним інгредієнтом найбільш використовуваного будівельного матеріалу у світі – бетону. Сьогодні, коли світ стає все більш урбанізованим, а люди потребують доступнішої та зручнішої інфраструктури для задоволення своїх потреб, попит на цемент і бетон зростає. Водночас цементна промисловість щороку створює до 7% усіх викидів вуглекислого газу у світі. І це неминуче, оскільки викиди CO₂ є невіддільною частиною процесу виробництва цього будівельного матеріалу. Оскільки світ не має кращої альтернативи цементу, постає серйозна проблема пошуку найкращих шляхів декарбонізації галузі. У цій статті можна детальніше познайомитися з інноваційними технологіями, започаткованими в Норвегії, які можуть трансформувати виробництво цементу.

Northern Lights: промислова декарбонізація з транскордонними можливостями

Northern Lights – це амбітний проєкт із промислової декарбонізації, який реалізується компаніями Shell, Equinor і Total Energies за підтримки норвезького уряду. Він поєднує спеціально спроєктоване судно з технологією уловлювання та підземного зберігання вуглецю, щоб допомогти стороннім виробникам скоротити свої викиди. Очікується, що проєкт буде запущено 2024 року. Northern Lights стане першою в історії транскордонною інфраструктурною мережею, відкритою для транспортування та зберігання CO₂ потужністю 1,5 мільйона тонн на рік. Згодом розробники Northern Lights планують розширити термінал до потужностей 6-7 мільйонів тонн на рік, що дасть змогу пропонувати рішення зі зберігання вуглецю для таких важких галузей промисловості, як цементна, сталеливарна, пластикова, спалювання відходів та інших.

Heidelberg Materials – найбільший виробник цементу в Норвегії – вже є потенційним клієнтом проєкту. Виробляючи близько 1,3 мільйона тонн цього будматеріалу на рік на своєму заводі в Бревіку, компанія однією з перших у світі створила окремий завод для вловлювання CO₂. За словами директора з питань сталого розвитку Heidelberg Materials, Пера Бревіка, після завершення будівництва новий об’єкт уловлюватиме 400 000 тонн CO₂ на рік, що становитиме 50% від загальних викидів заводу. Після того, як вуглекислий газ буде вловлений і підготовлений до транспортування, його передадуть до Northern Lights. Погляньмо на цей складний технологічний цикл: від виробництва цементу та уловлювання CO₂ на заводі Heidelberg Materials – до транспортування і зберігання викидів за допомогою Northern Lights.

Життєвий цикл уловлювання й зберігання вуглецю (УЗВ)

Виготовлення цементу починається з вапняку. Саме тому більшість цементних заводів розташовані поблизу джерел цих корисних копалин. Гірську породу подрібнюють у млинах, щоб перетворити її на порошок. Після цього вапняковий порошок відправляють «випікатися» – він нагрівається до 900 ^оС – у 6 разів вищій температурі, ніж у печі для випікання піци. За такої температури вапняк розщеплюється на оксид кальцію, необхідний для виробництва цементу, та вуглекислий газ (CO₂). «Проблема для цементної промисловості полягає в тому, що це єдиний спосіб, яким дає нам змогу виробляти цемент у великих обсягах, – підсумовує Пер Бревік. – Ось чому ми будуємо нову споруду поруч із цементним заводом, де плануємо забирати CО₂».

На новому заводі Heidelberg Materials пропонується така технологія: викиди CO₂ з цементного заводу спрямовуватимуться до блоку обробки, де молекули вуглекислого газу поглинатимуться рідиною. Потім за допомогою пари CO₂ відокремлять від цієї рідини, перш ніж він буде стиснутий під високим тиском, що розрідить його та зробить готовим до транспортування.

Після цього зріджений вуглекислий газ буде закачано на кораблі Northern Lights, якими він буде безпечно перевезений до берегових приймальних терміналів, розташованих в межах 100 кілометрів від місця підводного зберігання на норвезькому континентальному шельфі. Тут уловлений CO₂ доставляється в резервуари для тимчасового зберігання. З цих резервуарів зріджений газ пройде 100 кілометрів по підводному трубопроводу, де й буде закачаний на глибину 2,6 кілометра під морським дном і постійно зберігатиметься в гірській породі.

Після транспортування CO₂ до постійного сховища завданням команди проєкту буде забезпечити його безпечне зберігання під водою. Існують дуже суворі вимоги до сейсмічної розвідки та моніторингу, які дають змогу команді відстежувати «шлейф» – розсіювання CO₂ на земній поверхні. Крім того, наразі існує 4 механізми утримання CO₂ у водоносних горизонтах. Ті ж самі механізми використовуються й для утримання на місці нафти й газу упродовж мільйонів років. Таким чином, розробники можуть не лише бути впевненими, що вуглекислий газ безпечно зберігається, а й зможуть вимірювати його швидкість, траєкторію та координати, де він урешті-решт зупиниться назавжди.

Підхід держави і бізнесу до декарбонізації

Генеральна директорка Департаменту клімату, промисловості та технологій Міністерства нафти та енергетики Норвегії Крістін Мискя вважає, що проєкт Northern Lights відкриє можливості для розвитку цього ринку в усьому світі. Northern Lights є частиною Longship – масштабного проєкту з уловлювання та зберігання вуглецю, ініційованого урядом Норвегії. Проєкт охоплює такі процеси: вловлювання на цементному заводі, сміттєспалювальну систему та сховище на глибині 2600 метрів під дном Північного моря. Проєкт Longship відображає прагнення норвезького уряду створити повномасштабний ланцюжок створення вартості УЗВ у Норвегії до 2024 року, демонструючи потенціал такого підходу до декарбонізації для Європи та світу загалом.

«Ми бачимо підвищений інтерес з боку європейських промисловців до того, щоб приїжджати зі своїм CО₂ і зберігати його у Northern Lights або на континентальному шельфі. Тож ми дуже сподіваємося, що інші країни наслідуватимуть наш приклад і розроблятимуть власні проєкти з уловлювання та зберігання CО₂. Ми будемо неймовірно раді поділитися нашими компетентністю та знаннями в технологічних й регуляторних питаннях», – коментує генеральна директорка.

Важко переоцінити роль урядів у питанні декарбонізації. Саме вони встановлюють правила, допомагають створювати ринковий попит і впливають на проведення тендерів. Для проєктів з УЗВ державна підтримка також має вирішальне значення, адже це забезпечує розвиток технологій та зменшення витрат на наступні проєкти. Однак деякі промислові гравці теж беруть активну участь у створенні таких проєктів та в розробці відповідних технологій.

Віцепрезидентка з енергетичного маркетингу, галузей та декарбонізації Shell Одні ван Хелден вбачає роль компанії у розвитку технологій вловлювання та зберігання вуглецю в майбутньому у трьох аспектах. По-перше, як постачальник енергії. Створення цементу вимагає доволі багато енергії – 1 мегават-годину на тонну цементу. Газ і вугілля залишаються основними джерелами енергопостачання, однак із часом обсяги використання й вибір джерел енергії повинні змінитися. Саме тому Shell прагне постачати більше екологічно чистої енергії в цю галузь, щоб сприяти її декарбонізації. По-друге – компанія як соратник. Одні ван Хелден впевнена, що лише співпрацюючи з іншими енергетичними компаніями, а також іншими важливими зацікавленими сторонами – такими як уряди, науково-дослідні інститути, розробники технологій, науковці, – можна досягти змін на краще. По-третє, роль Shell Одні окреслює і як покупця цементу, адже проєкти компанії у сфері відновлюваної енергетики – наприклад, офшорні вітрові парки – також потребують цементної основи.

Через подолання ризиків до створення перспектив

Кажучи про енергетичну кризу, яку зараз переживає Європа, Крістін Мискя видається доволі впевненою. Вона вважає, що хоча безпека безперервного постачання домінує в короткостроковій перспективі, у довгостроковій уряди Європи не зупиняться перед амбіціями переходу до «зеленої» енергетики.

«Ми бачимо, що нинішня енергетична криза має короткострокове рішення, а потім середньострокове і довгострокове. По-перше, нам потрібен оновлений план ЄС, який підкреслить прихильність до диверсифікації енергопостачання, енергоефективності й стимулювання переходу до чистішої енергії. Частиною середньострокового плану є прискорення розвитку ринку водню. «Блакитний» водень, який виробляється з газу, але із застосуванням УЗВ, відіграє важливу роль у розширенні інфраструктури».

На шляху світу до зниження світової температури потепління на 1,5º не існує єдиного рішення, яке було б найбільш оптимальним, вважає Одні ван Хелден. Тому, зі слів експертки, світ повинен розвивати набір різних технологій, які могли б допомогти подолати виклики. Відновлювані джерела енергії, уловлювання і зберігання вуглецю в секторах, які важко піддаються скороченню, а також водень, – усі вони можуть зіграти свою роль у підвищенні енергоефективності.

Джерела світлин: депозитарій компанії Shell