再生可能なソースでは不十分です。 純石炭-近い将来のエネルギーキャリア

今日、石炭は世界の電力の40％以上を生産しており、実際、現代生活の基盤となっています。



この記事では、エネルギー部門での石炭の使用に関する現在の状況、現在それを放棄できない理由、および石炭燃焼生成物の精製とその後の使用のための蒸留の新技術について説明します。



良いものがいつも美しいパッケージに包まれているわけではないという証拠は、北京から天津までの高速列車に乗って海岸に向かって運転することで見つけることができます。 中国で3番目に大きい都市である天津は、黄海の北京の港として設立されましたが、近年、この都市は、実際に本土の奥深くに移動し始めたほどの汚れた海岸の土地をマスターし、適したものにしました人生に新しい港が生まれ、そこでは人生が活発に沸いています。 数十の工場と企業がこの忙しい高速道路トラックのあるこの超工業地域に位置しており、各トラックは多くのパイプ、反応器、バルブ、通気口、容器、クラッカー、コンプレッサー、煙突、蒸留プラントで構成されています。 一言で言えば、これはジェームズ・キャメロンがターミネーター2のエンディングに取り組んでいるときにインスピレーションを得ることができるような風景です。



これらの建物の中には、隣人と同じくらい大きくて特徴のない建物があります。GreenGenという建物があります。GreenGenは、中国Huanengグループが他の多くの企業、中国政府の部門、そして同じく重要なPeabody Energyと共同で建設した巨大な国有電力会社です。ミズーリ州最大の民間石炭会社。



西洋の基準では、GreenGenは秘密の場所です。 数週間のインタビューと旅行の私のリクエストは未回答のままでした。 それにもかかわらず、私は彼らに訪問を支払うことに決めたとき、その場のセキュリティは私にアクセスを拒否しただけでなく、会社の名前を確認することも拒否しました。 入り口から車を運転していると、ある窓のブラインドがどのように動き出し、誰かが私の出発を見ているのが見えました。 GreenGenは、石炭火力発電所から二酸化炭素を抽出し、特殊なチャネルを介して、その燃焼サイトから数マイル離れた場所にある地下貯蔵施設に移動する数十億の企業であるため、そのように行動するのは愚かだと思います。 そのような石炭火力企業の新しい波の一部は、気候変動と戦うための中国、そしておそらくは全世界による最も一貫した努力と呼ぶことができます。



ほとんどの人はめったに石炭を見ないので、ビクトリア時代の路上に横たわる黒い塊である19世紀の遺物としてそれを想像する習慣があります。 しかし、実際には、21世紀の人工物のほぼどこにでもある石炭は、iPhoneと同じ時代の象徴です。 今日、石炭は世界の電力の40％以上を生産しており、実際に現代の生活の基盤となっています。 この割合は増加しています。過去10年間で、石炭は他のどの供給源よりも世界の電力供給に大きく貢献しています。



石炭の利点は、地球上で最も急速に成長しており、人口が最も多い地域であるアジア、特に中国ほど顕著ではありません。 過去数十年にわたって、中国は数億人の人々を貧困から救ってきました。 これは歴史上最大の福祉レベルの上昇と呼ばれる可能性があります。 この進歩は工業化なしでは起こり得ず、工業化は石炭なしでは起こり得なかったでしょう。 中国の電力の75％以上は、iPhoneが組み立てられている巨大な電子工場のエネルギーを含め、その助けによって生み出されています。 さらに多くの石炭が何百万もの家の暖房、鋼の製錬（中国は世界の鋼のほぼ半分を生産）、石灰石のセメント生産のための焼成（中国は世界で生産されたセメントのほぼ半分を生産）に使われます。 熱狂的な開発の追求の中で、中国は世界の他の地域と同じくらい多くの石炭を燃やし、この事実だけで気候科学者は震えています。



中国はすでに世界の温室効果ガスの4分の1を大気中に排出しています。これは他のどの国よりも多くなっています。 パリに拠点を置き、28の先進国が後援している国際エネルギー機関の推定によると、北京は2040年までに石炭火力発電所の数を2倍にする予定です。 これが起こると、中国の二酸化炭素の生産量は2倍、または3倍になります。 「石炭はあまりにも安価であり、その多くがあり、信頼できるサプライヤーのおかげで何かに置き換えるには手頃すぎる」とコンサルティング会社のJD Energyの社長である燃料源アナリストのジョン・ディーンは言う。高まる需要に対応するために、彼はますます多くの石炭を使用する必要があります。」



しかし、石炭への依存は中国だけの問題ではありません。 世界中の国々、環境パフォーマンスを宣伝している欧州諸国でさえ、石炭の使用をやめられないことを認識しています。 ドイツは太陽エネルギーと風力エネルギーの旗印にしばしば称賛されており、石炭からのエネルギーの半分を受け取るだけでなく、2013年には過去20年間で他のどの年よりも多くの石炭火力発電所を開設しました。 近隣のポーランドでは、電力の86％が石炭から生成されています。 南アフリカ、イスラエル、オーストラリア、インドネシア-これらはすべて、これまで以上に石炭に依存しています。 米国はある程度例外です。アメリカの発電における石炭の割合は、2007年の49％から2013年の39％に大幅に減少しました。天然ガス価格、競争力のあるタイプの燃料。 しかし、批判的な人たちは、米国からの石炭輸出が記録的なレベルに達したと非常に正しく指摘しています。ヨーロッパとアジアの「星条旗」石炭のシェアはそれほど急激に増加したことはありません。 環境科学者のグループである世界資源研究所によると、59か国で1,200近くの新しい大規模石炭企業が建設されると予想されています。 気候科学者が11月に共同声明で警告したように、石炭使用量の急激な増加は「壊滅的としか言えない結果」につながる。



ある意味で、これは天津の人を寄せ付けない企業に私を連れ戻します。 GreenGenは、炭素回収と貯蔵、またはCCS（炭素回収と貯蔵-約Translator ）と呼ばれる技術を開発する世界で最も関連する試みの1つです。 本質的に、CCSは非常に単純です。産業は以前と同じくらい多くの石炭を燃やすが、すべての汚染物質を除去します。 すすとすすの除去に加えて、現在、大規模工場での標準的な慣行は、二酸化炭素の分離と地下への注入であり、数千年にわたって保管することができます。



多くの気候とエネルギーの研究者は、この技術が気候の大惨事を回避するために不可欠であると信じています。 また、これについて頻繁に語られることはほとんどありませんが、今後数十年で登場する可能性のある再生可能エネルギーに基づく将来の技術よりもさらに重要になる可能性があります。 ノーベル賞を受賞し、昨年まで米国エネルギー長官を務めた物理学者のスティーブン・チュウ自身は、CCSを必須と呼んだ。 「私は、彼女なしで前進する方法を知りません」とチュウは言いました。



エネルギー消費率 （元のサイズ）







石炭への依存はすぐには終わりません。 再生可能エネルギー源は今後10年間でブームになるという事実にもかかわらず、石炭は依然として世界の主要なエネルギー源であり続けるでしょう。



残念ながら、このステップを踏むことは非常に困難です。 基本概念が明確で理解できるという事実にもかかわらず、CCSの分野での信頼できる大規模な技術ツールの開発には多くの時間が必要であり、人気がなく息もつけないほど高価です。 エンジニアは、綿密な計算、改良、危険な実験にお金も時間も割く必要はありません。 最終的に、世界は誰にとっても目障りになる数千の巨大な構造物を受け取ります。 同時に、環境保護論者はこの技術に反対しており、太陽光や風力エネルギーなどのクリーンな代替品を損なう石炭産業にとってのヒントになると確信しています。



その結果、CCSは将来の重要な技術として同時に認識され、同時に困難な状況にあります。 2008年のG8サミットで、参加国のエネルギー大臣は、炭素回収と貯蔵の重要な役割を認識し、2010年までに「20の大規模CCS実証プロジェクト」を開始する国際エネルギー機関の勧告を「強く支持」しました。 ただし、実際にはこのようなプロジェクトの数は減少しています。 例外は中国であり、12の大規模なCCS企業が計画または生産プロセスにあります。



中国は、世界で最も汚染された石炭産地としてのリーダーになる可能性が高い。 これに加えて、そこにあるエネルギー会社は州によって部分的に所有されているため、CCSプログラムを停止するために政府を積極的に訴えることはできません。 同時に、この高価で実験的な技術の導入が彼らの利益に影響する場合、罰金は政府からも株主の弁護士からも、彼らから待たれることはありません。 いずれにせよ、ゲームに参加してくれた中国に感謝しなければなりません、とIEAチーフエコノミストのFatih Birolは言います。 手遅れになる前に、誰かが二酸化炭素を大規模に収集して保存する方法を見つける必要があります。



「この惑星の健康にとって非常に重要であると同時に、私たちにとってあまり面白くない他のテクノロジーは知りません」とビロールは言います。「中国は世界で唯一勢いを得ているようです。」

石炭は無視できない

石炭は、近くに住み始めるまでMEGOです。 MEGOは古いジャーナリズムのスラングであり、「私の目をかすめる」（ 翻訳者のコメント ）の略で、良いとはいえ退屈すぎてストーリーを読むことはできません。 石炭が人間の目から遠く離れて燃えているアメリカでは、読者は一般的にページを閉じることで「石炭」という言葉に反応します。



しかし、筆者の印象によれば、河北の人々はいずれにしてもMEGO石炭を考慮していません。 河北省は北京を囲む州です。 首都が2008年のオリンピックの準備を始めたとき、政府は都市の空気を汚染する石炭火力発電所と工場を送りました。 ほとんどの場合、これらの企業は河北省に移動しました。 県では、多くの新しい仕事が現れましたが、これに加えて、その空気は中国全土で最も汚いものになりました。



好奇心から、タクシーを雇って、北京の北東に位置する河北の唐山市をドライブしました。 視界は約4分の1マイルでした。運転手が私に言ったように、良い日でした。 煙幕は建物に古い写真のぼやけた外観を与えました。 最近では、唐山は比較的貧しい場所でした。 そして今、街の郊外には、BMW、ジャガー、メルセデス、レクサス、ポルシェなどの高級車ディーラーの全シリーズがあります。 ほとんどの車は室内にあり、外に展示されていた車は灰色で覆われていました。



人々は石炭はどこにでもあると言います。 あるトラック運転手は、彼の声に誇らしげなock笑のイントネーションがあり、私たちはそこで世界で最悪の空気を吸っていると言った。 ハローキティの大学卒業生のストライプソックスは、彼女が顔を拭くたびに、「何か黒」がナプキンに残っていると指摘しました。 彼女によると、この「何か」はPM2.5と呼ばれています。 PM2.5-技術用語では、直径が2.5マイクロメートル以下の粒子を示します。これにより、肺に定着することができます。 呼吸器の問題は典型的なものだ、と彼女は言った。 「誰もが病気であるが、政府はこれを決して報告しないだろう。」私は、唐山が30-35年以内に空気をきれいにする予定だと言った冶金学者に運転した。 「私たちは産業の都市、石炭の都市です」と彼は言いました。



汚れた空気は、中国の遠隔地のあまり知られていない場所の問題だけではありません。 上海や広州などの大都市では、汚染を除去するのに役立つ顔のマスクが一般的になりつつあります。 Vogmaskと呼ばれる1つの会社は、スモッグをブランディングの機会として使用して、大企業がロゴを投稿できるマスクを販売しています。 唐山への旅行の数日前に、ハルビンの北東部の都市に住む1,000万人以上が石炭汚染に巻き込まれました。学校は閉鎖され、人々は家にとどまり、高速道路は運転者が道路を見なかったためブロックされました。 訪問中に、「PM2.5レベルのリアルタイム制御が実装された最初のハイテクマンションのプロジェクト」についてのカラフルな全ページ広告挿入物で北京新聞の手に落ちました。







50か国から500人近くの科学者が参加した1つの主要な研究プロジェクトによると、大気汚染は毎年中国で120万人の早死をもたらしています。 別の研究では、中国北部での石炭汚染の除去は、平均余命のほぼ5年の延長であると述べています。 （比較：癌をなくすと、米国の平均余命はわずか3年だけ長くなります。）昨年、10人の中国人科学者グループは、PM2.5を米国の同様のレベルに下げると、中国の大都市の死亡率を2〜5パーセント。 言い換えれば、いくつかの場所では、空気吸入の副作用が20人ごとの死の原因であると言うことができます。



これらの数字を知ると、裕福な中国人は子供たちを他の国に送り始めます。 河北省で話をした人々ほど、裕福な中国人ではなく、助けを求める場所はほとんどありません。 「（河北省の）これらの仕事は、彼らが私たちの生活から来たものであるとしたらどうでしょう？」ハローキティの靴下の女性に尋ねます。



中国における石炭蒸発の影響は河北をはるかに超えています。 石炭火力発電所からの煙は高く上がり、日光を吸収して空気を温めます。 黒い石炭の粒子は雲と相互作用し、雲が熱を蓄積して日射を遮断するのを助けます。 すすは氷河と氷原に小さな滴で着き、薄い黒い膜で覆われ、日光はそのような氷からあまり反射しません。 したがって、石炭のほこりの粒子は、実際には極の氷河を溶かし、ヒマラヤ山脈を露出させるのに役立ちます。 昨年、国際的なチームは、黒炭の排出量が気候変動の2番目に大きな要因であることを発見しました。 もちろん、それらよりも危険-二酸化炭素の排出のみ。 石炭は、両方の主な供給源です。



CO2排出量の増加 （元のサイズ）







石炭燃焼は、CO2排出量の70％以上の原因であり、発電に使用される他の燃料の排出をわいせつに削減します。 59か国に1,200を超える石炭火力発電所を追加で建設する計画を考えると、この温室効果ガスクラウドは40億トンに成長し、2020年にはほぼ50％増加する可能性があります。



最も簡単な解決策は、現在世界中で稼働している7000基の石炭燃焼TPPのうち、米国にある600基を含むすべてを直ちに禁止することです。 それは非常に簡単で...不可能です。



「化石燃料をエネルギーに使用することに代わるものがあります」と、オーストラリアに拠点を置く国際政府組織とエネルギー会社の協会であるCCS Global Instituteのゼネラルマネージャーであるバリージョーンズは言います。例は、現代社会の基本的な建築材料である鉄鋼とセメントです。 ほとんどの鋼鉄は、低酸素レベルの環境で石炭を燃焼させることによって生成される固体燃料であるコークスを必要とする大型の高炉で溶かされます。 コークスはエネルギー源であるだけでなく、文字通り炉内に鉄鉱石を保持し、鋳鉄を鉄に変える化学反応に関与しています。 エネルギー分野の研究者であり、このトピックに関する多くの研究の著者であるVaclav Smilによれば、1トンの鉄鋼の生産には、ほぼ半トンのコークスが必要です。 石炭はセメント生産者の主要な燃料です。 「理論的には、石炭を交換することもできました」とジョーンズは言います。「しかし、このためには、世界中のすべてのセメント工場を再建する必要があったでしょう。」



中国の観点から見ると、国民の4分の1以上がまだ1日2ドル未満で生活しているという事実がはるかに重要です。これらすべての人々-3億5千万人以上の男性、女性、子供、全米で貧困に苦しんでいる-は、学校、下水道、暖かい家、アスファルト舗装された高速道路、つまり、他の場所の人々も考えずに喜ぶすべてのものを望んでいますそれら。中国はこれをすべて石油や天然ガスで作り出して維持するのに十分なエネルギーを供給できません。両方の埋蔵量が少なすぎて、それらを高価格で輸入する理由はありません。 （アジアの天然ガスの価格は米国の価格の約5倍です。）これらの種類のエネルギーはすべて他の国よりも急速に発展していますが、太陽光、風力、原子力エネルギーは中国の需要を満たすことができません。 。国が石炭埋蔵量に関して世界で3位にあるという事実を考慮することが重要です。



中国は、他の大部分の国と同様に、「石炭を使用しなければならない」とディーンは「または単に人々を電気のないままにしておく」と語る。また、石炭がどこにも行き渡っていないことを考えると、世界中の企業は排出物を収集して保管する方法を見つける必要があります。「この技術の開発を放棄するのは正気ではないでしょう。」

現時点では、収集と保管が最善の選択肢です

内モンゴルは、植生のない寒くて乾燥した場所です。 それは中国のノースダコタと呼ぶことができます。 中国の他の地域の人々は、長い冬と夏の砂嵐のため、そこに留まるという考えを疑っています。 それにも関わらず、ノースダコタ州のような内モンゴルは多数の仕事をしている国のエネルギー供給センターになっているので、彼らの一部はまさにそれをします。 オルドス市の近くには、世界で2番目と3番目に大きい2つの炭鉱があります。 別の炭田の一部を開発する計画があり、その実施後、一般的な作業領域はロサンゼルスの約3倍になります。 すべては、国で最大の炭鉱および加工業者である国有企業である神華グループによって管理されています。



2006年、北京は石炭の生産を加速し、石炭を精製して液体燃料に変換するための施設を開発するために新しい国営企業を立ち上げました。これにより、国が石炭を使用して、輸入石油、ガソリン、天然ガス、および下から作られた石油化学製品を置き換えることができます。 これに対応して、ShenhuaはOrdosの近くに20億ドルの施設を建設し、石炭を自動車の燃料タンクに注ぐことができるものに変えました。 工場のすぐ外には、液体石炭を販売する世界のガソリンスタンドの1つがあります。



残念ながら、石炭から生成されるキロワット時ごとに約1キログラムの二酸化炭素が生成されます。 比較のために：天然ガスは1キロワット時あたり500グラムを少し超えて放出します。もちろん、原子力と太陽エネルギーは放出しません。 石炭を液体燃料に変えることは、石炭を発電するよりもさらに多くのCO2を排出します。 これはある程度、神華が内モンゴルの企業を支配した理由をある程度説明しています。内モンゴルは、ある基準では中国の最も重要なCCSイニシアチブと呼ばれることがあります。



巨大な石炭鉱床を流れるウランモロン川の急な堤防が、このアイデアを実施する場所として選ばれました。 CCSプロジェクトのサイズは小さいです。 これには、企業の1,700の職場のうち20のみが含まれます。 ただし、チーフエンジニアのMaoshan Chen氏によると、「彼の役割は素晴らしい」とのことです。 神華はプロジェクトを開始し、北京の石炭の普及を命じた後、他の人々もすぐに石炭の排出量を減らすことになると予想した。 「政府は必然的に規制基準を採用するでしょう。それは時間の問題です。」 実際、排出基準の最初の波が11月に現れました。 政府は、特定の種類の炭鉱と、特に汚れた石炭の使用を禁止しました。 その頃までに、陳華は「他の誰よりも先に進む」ことを長い間決めていて、ウラン・モロン川でプロジェクトを開始したと言います。 GreenGenはより多くの二酸化炭素を生成しますが、現在では貯蔵する代わりにソーダ企業に販売することが多くなっています（貯蔵は次の段階の2020年に計画されています）。 ウランモロンプロジェクトは、このアプローチとは対照的に、すでに「生産とストレージの両方をすべて含んでいます」とチェンは言います。



神華は、2007年に米国エネルギー省との協議により実現可能性調査を開始しました。 「米国の多くの研究者が、エネルギー省とリバモア国立研究所にちなんで名付けられた計画に参加しました E.ローレンス、」チェンは言います。 これに続いて、北京大学、北京化学技術大学、新華大学、中国科学アカデミー、石油会社の地質学部の科学者からの支援がありました。 中国科学技術省と国家計画局である開発と改革のための全国委員会も貢献した。 Chenによれば、CCSには化学技術だけでなく、「地質学、経済学、大気化学、工業生産、およびその他の約10の知識分野」も含まれているため、このような科学者が必要でした。 建設は2010年6月に始まり、6か月後、施設の試運転後、会社は性能チェックを開始しました。 昨年、彼らの初期段階は全能力に達し、塩水の地下層で110,000トン以上の二酸化炭素を生産および貯蔵しました。 すべてがうまくいけば、神華は2020年までに毎年少なくとも200万トンのCO2を節約することができます。



中国は神華のようなCCSプログラムを他のどの国よりも早く立ち上げています。 この国が石炭の排出で状況を変えようとする決意は独特です。 International CCS Instituteによると、現在世界で本格的に稼働している大規模な二酸化炭素プロジェクトは12のみであり、そのほとんどは米国で行われています。 しかし、現在最も必要なことをしているのはそれらのいずれでもありません。それらは、大規模な石炭火力発電所からの排出物を取り込んで貯蔵する工場ではありません。 代わりに、彼らは主にガス田と精製所からCO2を取ります-価値がありますが、二次的なタスク。 カナダでは、12億ドル相当の最初の石炭企業の開設が今月予定されています。 それにもかかわらず、声明は有効であり、世界の石炭企業からの排出物の抽出と貯蔵の経験がほとんどないため、環境保護主義者は、CCSはエネルギー分野の肥大化した偽物、石炭会社によって発明された幻想に過ぎないと主張し、もともと汚れていた産業をきれいにして緑化する。 エネルギー分析者は異なる意見を持っています。 CCSは本当の技術ですが、「本当の幹細胞薬と同じくらいリアル」です。電源システムの状態に関する注目すべき最近の研究であるBefore the Lights Go OutにMaggie Coeur-Bakerは書いています。 「これはミニバンではなく、コンセプトカーであり、隣人の車庫の入り口に立っています。」



CCSを「ミニバンステージ」にするためには、多くの興味深い技術的困難を克服する必要があります。 排出物から炭素を生成するための最も開発された技術は、「アミン精製」として知られています。 これには、石炭の燃焼中に放出されるガスが水とモノエタノールアミン（MEA）の溶液を通過することが含まれます。 MEAは非常に不快な化学物質です。毒性があり、可燃性で、食べやすく、刺激性のアンモニア臭があります。 ただし、二酸化炭素と強い結合を形成し、他の燃焼生成物から分離します。 このプロセスにより、「MEAカルバミン酸塩」と呼ばれる新しい化学構造が形成されます。 （より専門的な用語では、水に溶けたCO2は弱酸であり、科学者はこの化合物を「二酸化炭素」と呼びます。MEAは弱アルカリです。学校で知っている反応では、反応すると塩を形成します。）水を蒸留塔にポンプで送り込み、そこで圧力を下げるか、混合物を加熱します。 圧力を下げることによる作業スペースの加熱または膨張により、反対の反応が起こり、MEAカルバミン酸塩がCO2とMEAに分解されます。 二酸化炭素と水蒸気が吹き出され、保管の準備が整うと、MEAが戻って次の二酸化炭素のバッチと反応します。 （ただし、Shenhuaの排出物のCO2濃度は従来の工場のCO2濃度よりも高いため、他の方法を使用しています。）



エネルギーの専門家は、現代社会が再生可能エネルギー源に移行する前に少なくとも1世紀が経過すると考えています。 それまでは、石炭火力発電所から毎年排出される104億トンの二酸化炭素で何かをする唯一の方法は収集と貯蔵であると彼らは言う。

以下は、これまでにテストされた最高の方法であるアミン精製の説明であり、通常、企業の温室効果ガスの90％を除去します。



排出物の収集と貯蔵の原理で作動する石炭火力発電所 （元のサイズ）











この一見単純なプロセスを、数百万トンのCO2を物理的に処理できるプラントの規模にすることはそれほど単純ではありません。 大規模な発電所は大量のCO2を生成し、それを収集するために大きな建物が必要です：パイプとバルブを備えた高層の金属タワー。 それらに使用される化学混合物は有毒であり、腐食を引き起こし、絶えず機械を攻撃し、それらのために働くオペレーターの命を脅かします。 ほとんどのMEAは各サイクル中に劣化するため、交換する必要があります。



しかし、最も重要なのは、MEAカルバミン酸塩溶液のタワー全体を絶えず加熱するには、かなりの量のエネルギーが必要であるという事実です。 原則として、CCSが発電所の発電能力の20〜30％を消費することに従って計算が行われます。 石炭火力発電所は石炭に貯蔵されたエネルギーの50％しか電気に変換できないという事実を考慮すると、発電所にCCSを導入すると、黒質の消費量が40〜60％増加することになります。 したがって、石炭の掘削と燃焼による自然への損傷を減らすことで、さらに多くの石炭の掘削と燃焼が可能になります。



専門用語のこれらのコストは、寄生と呼ばれます。 多くの場合、計算によると、寄生コストは貯留CO2トンあたり100ドルと推定されます。 500メガワットの発電所が年間約300万トンの二酸化炭素を排出することが知られています。 算術計算によると、概算で数千のステーションで生成されるすべてのガスの収集には、年間2兆ドルの費用がかかります。これには、CCS施設の建設に必要な数十億ドルは含まれません。 膝の上で行われたこれらの計算は、すべての発電所が同じであるという誤った仮定に基づいており、それらは近代化を受けておらず、生産成長からの経済がない、これらの企業は排出量の少ない天然ガスに切り替えないというものです。 それにもかかわらず、既存の技術に基づいたCCSは容認できないほど高価であるという一般的な結論には、あらゆる理由があります。



それどころか、保管状況に関しては、比較的単純で簡単に見えます。 「自然そのものが、この概念が可能であることを証明しています」とチェンは言います。 結局のところ、油田と天然ガス田は天然の炭素貯蔵にすぎません。 CCSは単にそれらを再作成または補充します。



通常、油田またはガス田は2層の岩で構成されています。 下層はスポンジのような多孔質構造を持ち、その空洞にはオイル製品が充填されています。 その上には2番目の層、つまり気密性の岩でできた床があります。 石油およびガス会社は床を掘削し、その下の液体とガスを放出しています。 CCSは逆のプロセスです。企業は液体CO2を不浸透性の岩から浸透性の岩に送り込み、それが上部まで満たされると、穴は永久に密閉され、エネルギーキャリアに対する人間の強迫観念の象徴である墓のようなものを作ります。



地質学者によると、大陸には潜在的な埋葬地がたくさんあり、それらは米国だけで1世紀続きます。 明らかに興味の対象には、塩の形成-地下の塩水貯留層、および枯渇した油田が含まれます。 ここで「うまくいった」という言葉は、オイルが完全に排出されたことを意味するものではありません。 原則として、そのような場所では、油田の総体積の最大3分の2の体積である残りの石油製品は、リーズナブルな価格で抽出するには密度が高すぎて粘性があります。 二酸化炭素を注入すると、この比率が変化します。岩石の空隙に入ると、ガスは原油と混ざり合い、密度が低下してボアホールに向かって押し出されます。 （利用可能なすべてのオイルを抽出した後、ウェルは塞がれます。）



理論的には、太陽が爆発するまで二酸化炭素がこれらの巣穴に隠れることがあります。 実際には、約1世紀保存する必要があります。二酸化炭素が周囲の岩石と反応して固体鉱物を形成するのに非常に時間がかかります。 それでも、このような長期間にわたってどのようにそのままにしておくことができるのか、誰も確実に言うことはできません。 神華プロジェクトでは、チェンは彼のチームが答えようとしていた質問のリストをまとめました。 二酸化炭素は地下から大気中に漏れますか？ 地下の岩の層の間で広がりますか？ 地下水に浸透しますか？ 固体の岩石と化学的に反応しますか？ ポンプ内の圧力が変化するとどうなりますか？ そして、固体の岩が割れ目を与え、ガスがより多くのスペースを満たした場合はどうなりますか？ 地震はどうですか？ チェンは、重機を使用していると述べ、「地上で激しく叩いて、これがCO2の拡散にどのように影響するかを調べた」と語った。



今日がイノベーションの時です。 石炭埋蔵量は地下にあり、その量は1世紀以上の生産に十分です。 この数値は非常に大きいため、2012年に行われたビクトリア大学の2人の気候学者の計算によれば、石炭埋蔵量が完全に燃焼すると、地球の平均気温が6.7度上昇します。 温度が特定のポイントに達するとすぐに、現在の気候モデルが機能しなくなり、私たちの将来がほとんど予測不可能になるため、これらの計算は実際には控えめに行われます。 「私たちの社会は石炭を使って並んで一生を過ごします」と研究者の1人であるアンドリュー・ウィーバーは手紙に書いた。



Weaverからの手紙を受け取った直後、中国の国家開発改革委員会は2013年に、1年前の6倍以上の1億トン以上の石炭を生産する新しい採掘プロジェクトが承認されたことを発表しました。



保管を担当する神華のCCSプロジェクトの一部は、見落としがちです。 その主なコンポーネントは、1000平方メートルを超える面積を持つセメントプラットフォームです。 m。ソーセージに似た形状の3つの大きな容器があります。 下向きのパイプがタンクを印象的な寸法のポンプに接続します。 ポンプダウンから、2番目の小さなパイプが来ます。このパイプは、ベルトの高さで中庭の壁に沿って走り、古い消火栓にわずかに似ている赤いバルブ閉鎖装置に接続します。 その隣には、クレーンがパイプの上にあり、圧縮された二酸化炭素を地下2.5 kmの深さまで汲み上げていることを訪問者に知らせる標識があります。



企業のもう一方の端には、すべてがどのように機能するかを示す小さな画面のある管理棟があります。 壁には、視覚的に興味のないグラフやチャートを掛けます。 それらに付随するテキストは、内モンゴルの地質、ガス化学、テスト設計について説明しています。



これらの画像から、西部では、CCSが多くの論争を引き起こしていること、シエラクラブやレインフォレストアクションネットワークなどの大規模な環境活動家によって実際に笑されていることは決してわかりません。 グリーンピースは2008年に、CCSが「危険な冒険」であるという見解を保持する主要な研究を発表しました。 グリーンピースやその他の活動家グループは、炭素収穫の「誤った希望」の代わりに、気候変動に対する「真の解決策」は「再生可能エネルギーとその効率的な使用」であると主張しています。



ほとんどの科学者とエンジニアは、人類が最終的に再生可能エネルギーに基づくエネルギーシステムを必要とすることにグリーンピースに同意します。4分の3以上は、潮などのソースによってサポートされる太陽と風によって提供されます。地熱 しかし、これに到達するのはそれほど簡単ではありません。 このイニシアチブを熱心に支持しているエネルギー大統領の元顧問チューは、このような大規模な太陽および風力エネルギーの導入は世紀の終わりまでには起こり得ないと信じているのは何の理由もない。



これについて言えば、Chuはこの目標に対する障害を指摘しています。 長期にわたって、太陽エネルギーや風力エネルギーを国全体に、完全に、または少なくともそれ以上に提供した人はいません。 「誰もまだこれをしていません」と彼は言います。 さらに、「悪天候が1週間続く場合や、数週間にわたって曇りが続く地域があります。 風がワシントン州またはオレゴン州全体で2週間吹くのをやめることがあります。 この時点で、自分に必要なものを推測しますか？ 信頼できるエネルギー源。」



悪天候で穏やかな天候の、長期にわたる長期の期間中、どこでエネルギーを得るのでしょうか？ いくつかの企業は、「負荷転送」、つまり昼間で生成された太陽エネルギーを夜間に使用することを目標に貯蔵する技術を実験しています。 ただし、1週間または2週間にわたって地域全体を提供するのに十分なエネルギーを蓄えることができる技術施設を建設した人はいません。さらに、このような大量の追加エネルギーを企業から必要な場所に保存するために企業から長距離にわたって転送できる電気システムのテストを開始した人もいません。一部の人々は、そのようなインフラストラクチャが発明され、実装され、立ち上げられることを疑うことさえあります。しかし、可能であっても、現在の石炭ガス発電システムを新しいシステムである太陽風に交換するプロセスは、移行中に古いシステムを並行して保存するのに時間がかかり、費用がかかり、危険です。現代社会では、停電は単に不便ではありません。 2005年にハリケーンカトリーナが長い停電を引き起こしたときに、ニューオーリンズの病院で起こった恐ろしい出来事を思い出すだけで十分です。



「需要を50％削減したとしても、私が全面的にサポートしている太陽および風力エネルギーは、現代社会が必要とする電力供給の安定度をまだ提供することはできません」-つまり、人々が常に働く社会企業、コンピューターセンター、交通管制システム。 「今後数十年にわたって、化石燃料は非常に重要な要素となり、その影響を中和するためにCCSが必要になります。」化石燃料は、セーフティネットとしてだけでなく、鉄鋼、肥料、セメントの生産における重要な要素として必要とされるため、炭素の収穫は必然的に将来の再生可能エネルギーシステムの一部になるでしょう。



残念ながら、エール大学のエコノミストであるウィリアム・ノルドハウスによると、この技術の見通しは中国以外では曖昧です。 （ノルドハウスは、おそらく気候変動の分野で有力な研究者の1人であるアメリカ経済協会の会長です。）「状況は悪循環のようなものです」と昨年の本The Climate Casinoで述べた意見です。 「企業はCCSに投資しません。これは、CCSが財政的な観点から非常にリスクが高いためです。これらのリスクは、大衆の拒否と大規模な実施に対する大きな障害に基づいています。 「公の拒否は、CCSの大規模な実装の経験にほとんど基づいていません。」



チューはある程度これに同意します。 「現在、スプリアスコストにより実装が不可能になっています。電気のコストを2倍にしないようにする必要があります。」それにもかかわらず、彼は、CCSが実際の実装のための良い短期的な見通しを持っていると信じています。 「私が知っていることに基づいて」、彼は言います、「私は致命的な干渉を見ません、何も実行不可能です。」



チュウはエネルギー省を離れた後、スタンフォードで働き始め、バンクーバーのCCSスタートアップであるInventys Thermal Technologiesの取締役会のメンバーになりました。このアイデアは、発電所の煙突内で回転するセラミックシェルを備えたドラムを使用することです。静電気によりペットの髪が衣服に付着するように、二酸化炭素分子がドラムに付着します。その後、蒸気は二酸化炭素を洗い流します。この装置の発明者の一人は、この収集方法の費用は材料のトン当たり15ドルであり、従来のアミ​​ン法よりはるかに低いと主張しています。チュウに未来について尋ねると、彼は正確で非特定の答えを出し、機密情報の開示を避けます。ここでより重要なことは、彼の意見では、これらの革新の可能性が私たちに開かれ始めたということです。



CCSからの公的な支援がなければ、技術革新は十分ではありません。少なくとも米国では、石炭産業も環境活動家も特に関心を示していない状況です。 1月、オバマ政権は、CCSが使用されない場合、新しい石炭火力発電所の建設を阻止することを提案しました。 「クリーン石炭」（技術のマーケティング名）の考えを長年称賛してきた石炭会社は、すぐにCCSが不可能であることに異議を唱え始め、すぐにこの要件を阻止するために訴えられました。環境活動家グループからの強力な支援がなければ、法律が制定および施行される可能性は低い。



しかし、北京は状況を異なって見ている。豊富な石炭埋蔵量は国の富であり、国民の懸念を引き起こします。中国政府は、人々を貧困から救うことと、工業化の最悪の結果を避けることの2つの緊急の課題に直面しています。その結果、Chenは「CCSを機能させる必要があります」と言っています。しばらくして、彼は微笑んだ：思考が彼の心を渡った。「ここでCCSを立ち上げることができれば、おそらく他の企業が私たちの努力を掌握して継続するのに役立つでしょう。」