Wat is het echte verhaal met schone kolen?

klimaat, Aardwetenschappen, energie

by Renee Cho / July 1, 2013

Het doel van de campagne Beyond Coal van de Sierra Club is om tegen 2020 een derde van de meer dan 500 kolencentrales van het land met pensioen te laten gaan; tot nu toe zijn er 147 met pensioen gegaan. Het verbranden van steenkool, de vuilste fossiele brandstof, produceert nog steeds ongeveer 40 procent van de elektriciteit in de VS.,, hoewel dit cijfer is gedaald als gevolg van de Aardgas boom. Steenkoolwinning vernietigt bergtoppen en stort puin en giftig afval in stromen. Het verbranden van steenkool is verantwoordelijk voor roet en smog die resulteren in meer dan $100 miljard aan gezondheidskosten per jaar. Kolencentrales geven giftig kwik vrij in de lucht en laten gevaarlijke asvervuiling achter.bovendien zijn kolengestookte elektriciteitscentrales verantwoordelijk voor een derde van alle CO2-emissies in de VS per jaar. Kooldioxide, een krachtig broeikasgas, houdt warmte vast en verwarmt de planeet., In mei bedroeg de koolstofuitstoot in de atmosfeer 400 deeltjes per miljoen voor het eerst in meer dan 2,5 miljoen jaar. De mens heeft nu genoeg kooldioxide in de atmosfeer gestopt om het leven op aarde zoals wij die kennen te veranderen; en we voelen nu al de effecten van klimaatverandering in extremere weersomstandigheden en stijgende zeeën.op 25 juni maakte president Obama zijn belofte om de klimaatverandering aan te pakken waar door een multi-proonged aanpak voor te stellen om de uitstoot van broeikasgassen in de VS te verminderen., Zijn plan omvat het stimuleren van schone energieproductie, het leveren van wereldwijd leiderschap om klimaatverandering aan te pakken, en het voorbereiden van de natie op de gevolgen van klimaatverandering. De belangrijkste maatregel zal de emissies van nieuwe en bestaande kolengestookte elektriciteitscentrales reguleren Onder het gezag van de Clean Air Act. In 2012 heeft het U. S. Environmental Protection Agency grenzen gesteld aan de hoeveelheid kooldioxide die nieuwe energiecentrales kunnen uitstoten, maar deze norm is nog niet afgerond. Nieuwe en bestaande elektriciteitscentrales zullen waarschijnlijk alleen aan deze nieuwe normen kunnen voldoen door gebruik te maken van schone steenkooltechnologie.,

Schone steenkooltechnologie wordt gebruikt om te verwijzen naar elke technologie die het milieueffect van de verbranding van steenkool voor elektriciteit vermindert. “Als de kolenindustrie beweert dat het al schone steenkool heeft,” zei Mary Anne Hitt, directeur van de Beyond Coal-campagne, ” ze praten over strategieën voor het verwijderen van zwaveldioxide, stikstofoxide en kwik, maar ze doen niets aan CO2 omdat het te duur is. Als de president spreekt over schone steenkooltechnologie, verwijst hij naar koolstofafvang en-opslag….de twee hebben niet eens hetzelfde gesprek.,”

koolstofafvang en-opslag houdt in dat afvaldioxide van elektriciteitscentrales wordt opgevangen, vervoerd en opgeslagen waar het theoretisch niet lekt, meestal ondergronds. Het afvangen van koolstof uit energiecentrales kan op verschillende manieren gebeuren. Rookgas (de verbrandingsuitlaat) scheiding bestaat uit het verwijderen van CO2 met een oplosmiddel, het scheiden met stoom en vervolgens condenseren tot een vloeistof. Oxyfuelverbranding verbrandt de kool in zuivere zuurstof, die een gasmengsel van voornamelijk stoom en CO2 produceert; de twee elementen worden vervolgens gescheiden door het koelen en condenseren van de gasstroom., Voorverbrandingsafvang verwijdert CO2 voordat de kool wordt verbrand door middel van een vergassingsproces met amine, een derivaat van ammoniak. Na de verbranding wordt CO2 gescheiden van rookgas met een filter gemaakt van een oplosmiddel dat CO2 absorbeert; het oplosmiddel wordt later verwarmd, waardoor stoom en geconcentreerd CO2 vrijkomt.

nadat CO2 is opgevangen, wordt het samengeperst en via leidingen naar een opslaglocatie getransporteerd. Momenteel wordt ondergrondse opslag, of geologische opslag, voornamelijk beoefend door olie-en gasbedrijven., CO2 wordt geïnjecteerd in uitgeputte olie-of gasreserves om de resterende olie naar de boorlocatie te drijven of de stroom te verbeteren. Echter, volgens Juerg Matter, een associate research professor aan Lamont-Doherty Earth Observatory werken op koolstofopslag in IJsland en Oman, veel van de miljoenen tonnen CO2 momenteel gebruikt in de VS voor verbeterde oliewinning zijn afkomstig uit aardgasreserves natuurlijk voorkomen in Colorado, Wyoming en Montana.

slechts een handvol commerciële industriële projecten voor koolstofafvang en-opslag zijn overal ter wereld in bedrijf., De eerste werd opgericht op het Sleipner gasveld in Noorwegen, waar elk jaar een miljoen ton samengeperste vloeibare CO2 wordt geïnjecteerd in zouthoudende aquifers diep onder de zeebodem. Andere commerciële activiteiten op het gebied van koolstofafvang en-opslag zijn te vinden in Algerije en Australië. Tot op heden zijn er geen commerciële ondernemingen in de Verenigde Staten die grote hoeveelheden CO2 (1 miljoen ton of meer per jaar) afvangen, transporteren en injecteren om koolstof vast te leggen.

de belangrijkste reden hiervoor is dat het afvangen en opslaan van koolstof zeer duur is., Er wordt bijvoorbeeld geschat dat het nodig is om nieuwe installaties na verbranding te laten afvangen, 20 tot 25 procent van hun energie-output zou vereisen als gevolg van de verminderde energie-output en de energie-eisen van het gebruik van de technologie. Bovendien maakt het publiek zich zorgen over de veiligheid van koolstofopslag. Koolstofvastlegging op het land roept vragen op over grondwaterveiligheid, toegang tot het land, permanente opslag en langetermijnmonitoring en aansprakelijkheid. Wetenschappers weten nog steeds niet of onder de grond opgeslagen CO2 permanent veilig kan blijven of dat CO2 uiteindelijk in de atmosfeer of het grondwater kan lekken., Opslag in de oceaan kan de zuurgraad van het oceaanwater verhogen en het zeeleven schaden.het Congres heeft sinds 1997 onderzoek en ontwikkeling op het gebied van koolstofafvang en-opslag gefinancierd, waaronder het toewijzen van 3,4 miljard dollar in de stimulus voor onderzoeksprogramma ‘ s van het Ministerie van energie in 2009. Het doel is om de technologie tegen 2020 op grote schaal te implementeren., Het onderzoek naar koolstofafvang en-opslag omvat technieken voor het afvangen van koolstof bij rookstapels, opslagmogelijkheden, technologie die nodig is voor langetermijnmonitoring, effecten op natuurlijke systemen als er lekken optreden, risico ‘ s van vervuilend grondwater of de atmosfeer, hoe wetgeving moet worden gecreëerd en de juridische en milieugevolgen van koolstofafvang en-opslag. Ongeveer 5 procent daarvan is baanbrekend onderzoek naar onconventionele koolstofopslagoplossingen.

Juerg Matter is betrokken bij een van deze geavanceerde strategieën: het sequesteren van koolstof in basaltgesteenten. Het CarbFix project is een samenwerking tussen het Earth Institute, Reykjavik Energy, de Universiteit van IJsland en een aantal anderen. Meer dan 90 procent van IJsland is gemaakt van basalt, een zeer reactieve en poreuze soort gesteente gemaakt van oude lavastromen. CO2 van een geothermische energiecentrale wordt 1600 voet onder de grond in basalt geïnjecteerd., Na interactie met het calcium in het basalt verandert het seltzerachtige CO2 in calciet, een belangrijk bestanddeel van kalksteen. Zodra het vaste en stabiele rots wordt, kan het niet lekken. CarbFix versnelt in wezen een natuurlijk proces genaamd verwering.

“in het lab,” zei materie, ” dit mineralisatieproces duurt weken tot een maand. Onze eerste gegevens suggereren dat in het veld, de reactie tientallen jaren tot honderd jaar kan duren. Als het tientallen jaren duurt, zou dat goed zijn, omdat het gecontroleerd kan worden.,”Tegen het einde van het jaar zal het project 2.000 ton CO2 hebben geïnjecteerd; de opgeslagen CO2 zal zorgvuldig worden gemonitord om te bestuderen hoe het zich verspreidt; kijken of er lekken zijn; chemische reacties volgen tussen CO2, grondwater en rotsen; en ervoor zorgen dat de opslag permanent is. Basalt is een van de meest voorkomende stenen in de aardkorst. De hele oceaanbodem Onder het sediment in de Stille, Atlantische en Indische Oceaan bestaat uit basalt., Volgens CarbFix is er voldoende opslagcapaciteit in de basaltformaties op het land en onder zee om alle door de mens geproduceerde CO2 in de nabije toekomst vast te leggen.

peridotiet, een ander gesteente dat veel voorkomt in de aardmantel, reageert met CO2 wanneer het door geologische krachten in de loop van de tijd naar de oppervlakte wordt geduwd en wordt blootgesteld aan lucht. In Oman komt peridotiet vaak voor op of nabij het oppervlak., Matter en zijn Lamont-Doherty collega Peter Kelemen schatten dat de peridotiet op natuurlijke wijze 10.000 tot 100.000 ton koolstof per jaar absorbeert uit CO2 in de lucht of het water. Als verwarmd water met CO2 onder druk in de peridotiet werd geïnjecteerd, kan de reactie 100.000 keer of meer worden versneld. (Lees hier over het Oman-onderzoek.)

de wetenschappers schatten dat Oman mogelijk 4 miljard ton CO2 per jaar zou kunnen afschermen, ongeveer 13 procent van de koolstofemissies die mensen jaarlijks genereren. Ze brengen locaties in kaart waar deze natuurlijke reacties voorkomen en bestuderen of ze versneld kunnen worden om CO2 op te slaan. Grote hoeveelheden peridotiet komen ook voor op Papoea – Nieuw-Guinea en Caledonië, langs de kusten van Griekenland en het voormalige Joegoslavië, en in kleinere afzettingen in het westen van de Verenigde Staten.de wetenschappers van Lamont-Doherty onderzoeken ook de opslag van CO2 in diepe mariene sedimenten., Onder de druk en de lage temperaturen van mariene sedimenten dieper dan twee mijl, vloeibare CO2 is dichter dan het water dat de ruimtes tussen korrels van sediment vult en zo zal zinken. Het zal dan worden gevangen door de zwaartekracht, met de diepe oceaan sedimenten die een fysieke barrière om lekkage te voorkomen.het Newark Basin, een geologische formatie onder New Jersey en New York, kan poreus en doorlaatbaar genoeg zijn om CO2 vast te leggen. Samengesteld voornamelijk uit poreuze zandsteen met lagen klei bovenop, die kunnen dienen als een barrière voor lekkage, de geologie ziet er veelbelovend uit.,Lamont-wetenschappers boren een boorgat van 2.000 voet bij het Earth Observatory in Palisades, NY, om de samenstelling van het Newark-bekken te onderzoeken. Ze hebben ook kleine hoeveelheden CO2-bevattend water in een ander gebied geïnjecteerd om te bestuderen welk effect CO2-lekken kunnen hebben op omringende rotsen en microbe gemeenschappen. Het Amerikaanse Ministerie van energie schat dat de potentiële CO2-opslagcapaciteit van het Newark-bekken 10 miljard ton bedraagt-gelijk aan ongeveer 40 jaar CO2-uitstoot van NY, NJ en PA.

zelfs als het mogelijk zou zijn om de CO2 van alle energiecentrales op te vangen en op te slaan, zou 30 tot 50% van de wereldwijde uitstoot van transport nog steeds in de atmosfeer aanwezig zijn. Technologie om CO2 uit de lucht te vangen kan helpen dit probleem op te lossen en mogelijke CO2-lekken uit afgezonderde koolstof aan te pakken.,Klaus Lackner, directeur van het Lenfest Center for Sustainable Energy van het Earth Institute, en zijn collega Allen Wright werken aan kunstmatige bomen die een absorberend hars gebruiken om veel sneller CO2 uit de lucht te halen dan fotosynthese. Lackner stelt zich de bossen van deze kunstmatige bomen ter grootte van een auto voor.hij speculeert dat 10 miljoen van hen 12 procent van de jaarlijkse CO2-uitstoot van de mens zouden kunnen opvangen.is de technologie voor koolstofafvang en-opslag klaar voor de nieuwe regelgeving inzake koolstofemissies die Obama voorstelt?, “De technologie is klaar om op grote schaal te worden toegepast,” zei Matter. “Maar het is nog niet economisch levensvatbaar. Omdat er geen beleid is op het gebied van koolstofemissies en geen markt, kunnen mensen geen geld verdienen aan CO2.”

De reden dat Noorwegen, Algerije en Australië commerciële industriële koolstofafvang en-opslag hebben, is dat deze landen een belasting op koolstofemissies hebben., Het is voor de bedrijven duurder om CO2 in de atmosfeer af te stoten dan om het af te vangen en op te slaan. Naast het vaststellen van emissiegrenswaarden, zei materie, de overheid moet ook een prijs op koolstof door middel van een koolstofbelasting of cap and trade zetten—of het kan blijken te duur voor kolencentrales om achteraf te worden geïnstalleerd om koolstof af te vangen en ze kunnen worden gedwongen om te sluiten.

” de kritische vragen zijn beleid en economie. De wetgeving moet de economie goed doen. De VS moet verder gaan met wetgeving en emissiegrenswaarden, ” zei materie. “Dat zal een echt goed voorbeeld zijn voor de wereld.,”