Die Bedeutung der Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff

Carbon Capture Storage (CCS) Konzept

Warum Feuchtigkeitsmessungen für die erfolgreiche Umsetzung von CCS entscheidend sind

Die jüngste Ankündigung, dass 100 neue Lizenzen für die Öl- und Gasexploration in der Nordsee vergeben werden sollen, hat die britische Regierung in die Kritik gebracht.

Das Timing war alles andere als perfekt.  Er fiel mit extremen Temperaturen und ausgedehnten Waldbränden rund um das Mittelmeer zusammen, dem heißesten Juli seit Beginn der globalen Aufzeichnungen vor 142 Jahren und dem Eingeständnis von António Guterres, dem Generalsekretär der Vereinten Nationen, dass 'die Ära des globalen Siedens angebrochen ist'

Die von der Regierung zur Verteidigung der neuen Lizenzen vorgebrachten Argumente beruhen auf der Notwendigkeit der Energiesicherheit, niedrigerer Energiekosten und der Sicherung von Arbeitsplätzen im Öl- und Gassektor.  Nach den Worten des damaligen Energieministers Grant Shapps geht es darum, die verbleibenden Öl- und Gasreserven des Vereinigten Königreichs auszuschöpfen, was seiner Meinung nach immer noch "mit den Netto-Null-Zielen des Vereinigten Königreichs vereinbar" sein wird. 

Der Wahrheitsgehalt dieser Behauptungen kann in Frage gestellt werden.  Sie wurden von Wissenschaftlern, Umweltschützern und anderen Politikern stark angezweifelt.  Man kann sogar argumentieren, dass die Regierung diese Kritik vorweggenommen hat, als sie gleichzeitig die Vergabe von zwei neuen CCS-Projekten - Acorn im Nordosten Schottlands und Viking im Humber - als Mittel zur Schadensbegrenzung bekannt gab. 

Wenn wir das politische Getue ignorieren und die Debatte über die Notwendigkeit der Förderung neuer fossiler Brennstoffe für einen Moment beiseite lassen, ist klar, dass CCS als Teil einer Reihe von Maßnahmen, die insgesamt notwendig sind, um die Auswirkungen des Klimawandels einzudämmen, eine entscheidende Rolle spielen muss.    

CCS wächst schnell - aber nicht schnell genug

Nach Angaben des Global CCS Institute ist die Entwicklung von Anlagen zur Kohlenstoffabscheidung zwischen 2021 und 2022 um 44 % gestiegen.  In seinem Bericht 'The Global Status of CCS 2022' hebt das Institut hervor, dass 30 CCS-Projekte in Betrieb, 11 im Bau und 153 in der Entwicklung waren.  Wie CEO Jarad Daniels betont, wird jedoch trotz der Investitionen in CCS,

"Die weltweiten Anstrengungen zur Emissionsreduzierung ... sind immer noch völlig unzureichend. Privates Kapital muss mit staatlicher Politik kombiniert werden, um das volle Potenzial von CCS zu erschließen und die globale Erwärmung unter 1,5 Grad zu halten. Einfach ausgedrückt: Wir müssen vom Ehrgeiz zum Handeln übergehen." 
Carbon Capture Storage (CCS) process

Der Prozess der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung

Gegenwärtig werden über 70 % aller CCS-Kapazitäten zur Verbesserung der Ölförderung aus bestehenden Feldern genutzt, wobei CO2 wird injiziert, um fossile Brennstoffe an die Oberfläche zu bringen.  Nach Forschungsergebnissen von BloombergNEF wird sich dies in den kommenden Jahren wahrscheinlich rasch ändern.  Das Forschungsunternehmen prognostiziert, dass bis 2030 etwa 66 % der Kohlenstoffabscheidung in unterirdischen Lagerstätten erfolgen wird, wobei der Wandel durch die Gesetzgebung, die Anreize für die Speicherung gegenüber der Nutzung schafft, und durch das Wachstum von Dekarbonisierungsprojekten vorangetrieben wird.  Das Unternehmen betont auch, dass bis 2030 bis zu 2 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gebunden werden müssen, damit die Welt ihre Netto-Null-Ziele für 2050 erreichen kann. Derzeit beträgt die weltweite Bindung nur 43 Millionen Tonnen oder 0,1 % der weltweiten Emissionen.

Prozesseffizienz, Sicherheit und Rentabilität

Die Qualität des gewonnenen und abgeschiedenen Co2 ist wichtig; sie wird normalerweise als Teil der Spezifikationen für jedes CCS-Projekt festgelegt.  Diese Spezifikationen umfassen auch andere Verunreinigungen, die je nach Art der Anwendung und des Ausgangsgases stark variieren und Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen umfassen können. 

Potenziell korrosive oder kondensierbare Bestandteile müssen auf ein akzeptables Niveau reduziert werden, um eine Verschlechterung zu verhindern und die Bildung von Flüssigkeiten zu vermeiden.  Ebenso wichtig ist die Effizienz, mit der Co2 extrahiert wird, wenn optimale Gasmengen sicher und für kommerzielle Betreiber rentabel gespeichert werden sollen.

Diese Anforderungen hängen von der Auslegung und dem Betrieb der Infrastruktur für Abscheidung, Verdichtung, Entwässerung, Transport und Speicherung sowie von der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Instrumente und Systeme zur Messung, Überwachung und Steuerung des Prozesses ab. 

Die Fähigkeit, die Feuchtigkeitskonzentration im Co2 während der Dehydratisierung und des Transports zu messen, ist von besonderer Bedeutung.  Beispielsweise sind Entwässerungssysteme energieintensiv und müssen innerhalb enger Toleranzen gesteuert werden, wenn die Betriebskosten minimiert werden sollen, während Transportleitungen und Zusatzausrüstungen anfällig für Korrosion durch Feuchtigkeit sein können, die kondensiert oder sich mit Co2 zu Kohlensäure verbindet.  In jedem Fall ist die präzise und konsistente Messung des Taupunkts der Feuchtigkeit der entscheidende Faktor, um sicherzustellen, dass der CCS-Prozess effizient, sicher und rentabel funktioniert. 

Feuchtemessung in CCS-Anlagen

Da die Taupunktmessung für den optimalen Betrieb von CCS-Anlagen von entscheidender Bedeutung ist, müssen Instrumente gewählt werden, die in der Lage sind, genaue, konsistente und zuverlässige Messungen zu liefern, um die Qualitäts- und Regulierungsstandards zu erfüllen und den Anlagenbetreibern Sicherheit zu geben.  Instrumente wie das QMA601 und QMA401 Quarzkristall-Feuchtigkeitsmessgeräte von Michell Instruments erkennen sehr niedrige Feuchtigkeitsgehalte feststellen. 

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Seit vielen Jahren wird durch menschliche Aktivitäten mehr Co2 in die Erdatmosphäre freigesetzt, als durch natürliche Prozesse entfernt werden kann.  Die Co2-Konzentration in der Atmosphäre ist heute um 50 % höher als vor der industriellen Revolution; allein in den letzten 60 Jahren ist die Co2-Konzentration hundertmal schneller gestiegen als bei früheren Anstiegen aufgrund natürlicher Ereignisse, wie dem Ende der letzten Eiszeit vor über 11 000 Jahren.

Co2 ist eines der sogenannten "Treibhausgase", die zur globalen Erwärmung und zum Klimawandel führen. Im Jahr 2021 machte Co2 über 60 % des gesamten atmosphärischen Erwärmungseinflusses dieser Gase aus. 

Co2 in der Atmosphäre ist auch für die rasche Versauerung der Ozeane verantwortlich.  In den letzten 200 Jahren ist der pH-Wert des Meerwassers an der Oberfläche von 8,21 auf 8,10 gesunken.  Das mag unbedeutend klingen, reicht aber aus, um das biologische Gleichgewicht des Meereslebens zu stören, so dass zum Beispiel Mollusken ihre harten Schalen nicht mehr aufbauen und erhalten können. 

Die gute Nachricht ist, dass Länder auf der ganzen Welt Maßnahmen ergreifen, um dieser Krise zu begegnen, oft unter Einsatz innovativer oder alternativer Technologien, um die freigesetzte Kohlenstoffmenge zu verringern, Kohlenstoff abzuscheiden oder umzuwandeln oder ihn sicher zu speichern.  Letztlich haben wir die Möglichkeit, den Prozess der globalen Erwärmung durch den einfallsreichen Einsatz einer Reihe integrierter Lösungen zu verlangsamen, von denen CCS und CCU eine immer wichtigere Rolle spielen werden. 

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