Számos érdekes, a klímaváltozás elleni fellépés szempontjából is ígéretes új technológia egyre jobb fenntartható befektetéssé teheti a szén-dioxidnak erőművek és ipari létesítmények füstjéből vagy közvetlenül a légkörből történő kivonását és hasznosítását.

A világszerte egyre gyakoribb és szélsőségesebb időjárási jelenségeket (például áprilisi nyarat és aszályt) okozó klímaváltozás megfékezése sürgős cselekvést kíván. Lényegében minden bevethető eszközt fel kell használni a globális katasztrófa elkerülése érdekében. Ebbe a körbe tartozik a szén-dioxid-leválasztás (vagy -megkötés), -hasznosítás és -tárolás is (Carbon Capture, Utilisation and Storage – CCUS).

Az eljárás lényege leegyszerűsítve az, hogy erőművek vagy ipari létesítmények füstjéből vagy akár közvetlenül a levegőből kivonják a benne található szén-dioxidot, majd jellemzően föld alatti geológiai képződményekbe (például kimerült gázmezőkbe) juttatva hosszú távon kivonják a szénkörforgásból, és/vagy valamilyen módon hasznosítják. Amennyiben a tárolás vagy felhasználás nem a leválasztás helyszínén történik, akkor a sűrített szén-dioxidot hajón, vasúton, teherautón vagy jelentős infrastruktúra-fejlesztési igényű csővezetéken szállítják a megfelelő lokációkra.

Hol hatékony?

A CCUS-t elsősorban azokban az ágazatokban érdemes alkalmazni, amelyek a legkevésbé hatékonyan dekarbonizálhatók, különösen az olyan nehézipari szegmensekben, mint a cement-, az acél- vagy a vegyipar, de a fosszilis alapú hidrogéntermelés karbonlábnyomának csökkentésében is szerepet kaphat, ilyen módon is hozzájárulva az ipar és a szállítási-közlekedési szektor kizöldítéséhez.

A technológia a kormány frissített Nemzeti Energia- és Klímaterve (NEKT) alapján a jövőben Magyarországon is fokozott szerepet kaphat, amit a kabinet célzott szabályozási és pénzügyi eszközökkel kíván elérni, és miután a megkötött szén-dioxid tárolására itthon korlátozott lehetőségek állnak rendelkezésre, a tervek elsősorban a megkötött szén-dioxid felhasználásáról (CCU vagy CO2U) szólnak.

Nem a klímaügyet szolgálja a fő hasznosítási mód, de jönnek a zöld megoldások

A CCUS egy sor különböző alkalmazási módot felölelő általános megnevezés. Ezek során a szén-dioxidot a megkötését követően közvetlenül vagy közvetve (kémiai reakciókkal módosítva) használják fel különböző termékek alapanyagaként. A leválasztott szén-dioxidot ma főleg a műtrágyaiparban és az olajkitermelés fokozásához, az energiahordozó felszínre hozásának elősegítésére használják. A különösen az Egyesült Államokban az érett, nagyrészt már kitermelt olajmezőkön széleskörűen alkalmazott módszer azon alapul, hogy a befecskendezett szén-dioxid képes feloldani és kiszorítani a kőzet pórusaiban rekedt maradék olajat.

Egyre nagyobb lendületet vesznek ugyanakkor az új felhasználási területek is, például a szén-dioxid-alapú szintetikus üzemanyagok, a vegyszerek és az építőipari alapanyagok, például a cement (illetve a tartósságot növelő szén nanoszálak) gyártása is, de akár tiszta szén, valamint takarmány, sőt élelmiszer is készíthető belőle.

Mihez vezet a leválasztás?

A szén-dioxid leválasztása és hasznosítása nem feltétlenül vezet a légköri szén-dioxid-koncentráció csökkenéséhez. A szén-dioxid konkrét hasznosításával kapcsolatos klímavédelmi előnyök mértéke több tényezőtől függ, így a szén-dioxid forrásától, a szén-dioxid-alapú termék által helyettesített termék vagy szolgáltatás jellegétől, az átalakítási folyamat energiaigényétől, illetve karbonintenzitásától, továbbá attól, hogy a kivont szén-dioxid mennyi ideig „parkol” a felhasználásával készült termékben. Ezért aztán pontos számot általánosságban nehéz meghatározni arra vonatkozóan, hogy milyen mennyiségű megkötött szén-dioxid hasznosítása szükséges a fő klímavédelmi cél, vagyis a 2050-es karbonsemlegesség eléréséhez és azon túl.

A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint a 2022-ben megkötött 45 millió tonnányi szén-dioxidból összesen mindössze 1 millió tonna került hosszabb távú kivonásra is, amely számokat a klímacél teljesítéséhez 2030-ig éves szinten több mint 1 milliárd, illetve 234 millió tonnára, 2050-ig pedig több mint 6 milliárd, illetve mintegy 1,7 milliárd tonnára lenne szükséges emelni. Összevetésül: 2023-ban az energiával összefüggő globális szén-dioxid-kibocsátás 1,1%-kal új rekordra, 37,4 milliárd tonnára nőtt.

Miért nem terjedt még el?

A CCUS terjedésének lassúságát az is magyarázza, hogy sokan szkeptikusak azzal kapcsolatban, hogy a technológia hatékonyan alkalmazható a klímaváltozás elleni fellépés során. Szerintük ez eltereli a figyelmet a valódi problémáról, és lényegében meghosszabbítja a fosszilis energiahordozók korszakát. Ezzel együtt nemcsak az IEA, de más, a klímaügy szempontjából ugyancsak meghatározó IPCC álláspontja is az, hogy a karbonsemleges gazdaság megvalósításához kritikus fontosságú a szén-dioxid-leválasztás, a -tárolás, illetve a körforgásból való kivonást lehetővé tevő hasznosítás széles körű alkalmazása. A terület fontossága mellett az ENSZ legutóbbi, tavaly év végi klímacsúcsán is kiálltak a világ országai.

A kivont szén-dioxid hasznosítása a klímavédelmi törekvés erősödésével egyre kedvezőbb fenntartható befektetési lehetőség is, ezért újabb és újabb innovatív CO2U-technológiák jelennek meg világszerte.

A várakozások szerint a CCUS területe általánosságban is lendületet vesz a következőkben, a közvetlenül a légkörből történő kivonástól a hasznosításig. A legizgalmasabb, a klímaváltozás elleni fellépés szempontjából is ígéretesnek tűnő lehetőségek a szélerőművek lapátjaiba épített szén-dioxid-leválasztó technológiától a földhasználat és az agrárium karbonmenedzsmentjét mesterséges intelligencia és műholdas adatok alkalmazásával optimalizáló eljáráson át a kivont szén-dioxidot bioszénné, illetve akár évmilliókig stabil ásvánnyá alakító megoldásokig vagy éppen a szén-dioxid lítiumion-szén-dioxid akkumulátorokban való hasznosításáig terjednek.

A villanyautók alternatívája?

A CCUS részhalmazát képező szén-dioxid-hasznosítási technológiák legyorsabban bővülő, legnagyobb növekedési potenciállal rendelkező területeit az építő- és üzemanyagok előállítása jelenti. Részarányuk várhatóan jelentősen nőni fog a ma még az olajkitermelés fokozása által dominált alkalmazási palettán. Ez utóbbi azonban várhatóan a következő két évtizedben is a legnagyobb alkalmazási terület marad jövedelmezőségének, kiépített infrastruktúrájának és a továbbra is jelentős olajkeresletnek köszönhetően.

Az építőipari alapanyaggyártási célú felhasználás klímahatása azért is kiemelkedően kedvező, mert a megkötött szén-dioxidot tartósan kivonja a légkörből, ráadásul az egyébként jelentős karbonlábnyomú, nehezen dekarbonizálható cementgyártási igényt is mérsékli. A karbonsemlegesség elérését 2060-as célként kitűző Kínában például egy pilot projekt keretében nagyrészt könnyű, kedvező szigetelőtulajdonságú téglák gyártására, kisebb részben pedig hűtési célokra felhasználható, élelmiszer-minőségű szárazjég előállítására alkalmazzák a szénerőművi égéstermékből kivont szén-dioxidot.

A megkötött szén-dioxid klímaszempontból egy fokkal kevésbé előremutató hasznosítási lehetőségét a szintetikus, más néven e-üzemanyag-alapanyagként való felhasználása jelenti, amelynek fejlesztésébe több nagy autógyártó jókora összegeket fektetett be az elektromobilitás egyfajta alternatívájaként is. A már kereskedelmi forgalomban is elérhető szintetikus üzemanyagok éghajlatvédelmi szempontból azért kedvezőek, mert alkalmazásukkal a már meglévő benzines autók, repülőgépek vagy hajók működése karbonsemlegessé tehető, mivel nem olajkitermelésből, hanem a már amúgy is a légkörben lévő vagy egyébként is oda kerülő szén-dioxidból (hidrogénnel kombinálva) állítják elő őket.

Az e-benzin, az e-dízel, az e-metanol, a szintetikus földgáz és az e-kerozin motorban való elégetése után persze a felhasznált szén-dioxid nagy része visszatér a légkörbe, ami az építőanyagként való alkalmazáshoz képest kétségkívül kevésbé klímabarát kimenetelt jelent, ezzel együtt az IEA szerint ezek felhasználását is fokozni kell a klímasemlegesség elérése érdekében.

Egyes leválasztott szén-dioxid eredetű vegyi-, illetve műanyagokat (különösen a polikarbonátokat) már szintén kereskedelmi forgalomban állítanak elő, de más alkalmazásokhoz képest ezek gyártásához viszonylag kis mennyiségű szén-dioxid szükséges.

Kiemelt kép: canva