Penangkapan dan penyimpanan karbon

Penangkapan / pengawalan dan penyimpanan karbon (carbon capture / control and sequestration / storage,^[1] CCS) adalah proses menangkap sisa besar karbon dioksida (CO₂) dari sumber utama seperti loji kuasa dijana bahan api fosil, mengangkut sisa tersebut ke tapak penyimpanan serta mengumpulnya dalam suatu bentuk yang tidak akan dilepaskan ke atmosfera, biasanya dalam bentuk muka bumi bawah tanah. Ia bertujuan mencegah pelepasan CO₂ ke atmosfera besar-besaran (hasil penjanaan tenaga dan industri lain daripada bahan api fosil). Ia merupakan suatu cara berpotensi mengurangkan hasil tindak balas lepasan bahan bakar fosil kepada pemanasan global^[2] dan pengasidan lautan.^[3]

Walaupun proses penyuntikan ini telah lama dilakukan selama beberapa dekad untuk pelbagai tujuan, termasuk meningkatkan pemulihan minyak, penyimpanan CO₂ secara jangka panjang merupakan suatu konsep yang agak baru. Projek seumpamanya yang pertama pada tahap komersial pertama ialah Projek Karbon Dioksida Weyburn-Midale pada tahun 2000.^[4]

Proses ini juga merujuk kepada penyingkiran CO₂ daripada atmosfera udara sebagai suatu teknologi kejuruteraan iklim.

Penangkapan

CO₂ paling berkesan ditangkap pada sumber titiknya seperti kemudahan tenaga biojisim atau bahan api fosil, industri pengeluar banyak gas ini, pemprosesan gas ali, kilang bahan api sintetik serta kilang penghasilan hidrogen berasaskan bahan api fosil. Pengekstrakan CO₂ dari udara sekeliling juga biasa dilakukan^[5] namun sukar dilaksanakan kerana ketepuan gas tersebut dalam atmosfera yang jauh lebih kurang.^[6]

Terdapat tiga jenis kaedah penangkapan karbon dioksida yang wujud:

• pasca-pembakaran (post combustion capture): CO₂ disingkirkan berikutan pembakaran bahan api fosil
• pra-pembakaran (pre-combustion): dipakai secara meluas dalam pembuatan baja, kimia, bahan api bergas (H₂, CH₄) dan penghasilan tenaga.^[7]
• pembakaran bahan api beroksigen (oxy-fuel combustion):^[8] bahan api dibakar dalam oksigen tulen sepenuhnya, bukannya udara biasa. Gas sampingan terhasil ini terdiri daripada karbon dioksida dan wap air, di mana komponen gas ini akan terkumpul melalui penyejatan lalu menhadilkan suatu aliran karbon dioksida yang dapat dialirkan ke dalam kawasan takungan untuk disimpan. Langkah pemisahan udara ini menggunankan tenaga yang banyak.

Pengangkutan

Gas CO₂ ditangkap akan diangkut ke tempat penakungan yang sesuai, biasanya melalui laluan paip kerana kosnya yang murah.

Pengasingan

Berbagai-bagai kaedah telah dicadangkan untuk peringkat penyimpanan kekal karbon dioksida ini yang melibatkan baik dalam bentuk gas disimpan dalam pelbagai bentuk muka bumi geologi (termasuk binaan garam dan lelah gas) mahupun secara pejal melalui tindak balas kimia bersama oksida besi untuk menghasilkan karbonat-karbonat stabil.

Geologi

CO₂ kadangkalanya disuntik ke kawasan gali minyak untuk meningkatkan minyak pemulihan minyak; dikira sekitar 30 hingga 50 juta tan metrik CO₂ disuntik ke dalam tempat penggalian minyak di serata Amerika Syarikat setiap tahun.^[9] Pilihan ini dilihat menarik kerana adanya pengetahuan mengenai takungan sebegini serta pengimbangan kos sebahagiannya oleh penjualan minyak lebihan yang dibaikpulih daripada proses ini,^[10] walau bagimanapun pembakaran minyak lebihan ini akan menaikkan semula kadar CO₂ yang dilepaskan.^[11]

Bentuk galian

Dalam proses ini, CO₂ bertindak balas secara eksotermik dengan oksida besi seterusnya menghasilkan karbonat stabil (contohnya kalsit, magnesit). Proses ini wujud dengan semulajadinya selama bertahun-tahun serta banyak menyumbang kepada pembentukan batu kapur di permukaan Bumi.Tindak balas ini  boleh dipercepatkan menggunakan pemangkin^[12] atau penyelarasan pada suhu atau tekanan yang lebih tinggi, meskipun kaedah ini boleh memerlukan tenaga yang lebih banyak. IPCC menganggarkan bahawa sebuah loji kuasa dilengkapi dengan teknologi CCS berasaskan penyimpanan galian memerlukan lebih 60-180% tenaga daripada sebuah loji kuasa tanpa CCS.

Kos

Meskipun kaedah yang didapati dalam proses penangkapan dan penyimpanan ini telah ditunjukkan dalam bidang industri, penggunapakaian dalam komersil langsung tiada; maka, kos yang ditanggung tidak dapat ditentukan secara pastinya. Ada anggaran yang diperolehi bahawa penangkapan dan penyimpanan karbon dioksida ialah sekitar US$60 per tan,^[13] yang bertepatam dengan kenaikan harga elektrik sebanyak USD0.06 per kW/j (berdasarkan jumlah lepasan loji kuasa arang batu sebanyak 0.97 kg (2.13 lb) CO₂ per kWh) - iaitu sebanyak dua kali ganda harga elektrik industri di Amerika Syarikat (kini sekitar 6c per kWh) lalu meningkatkan harga elektrik kediaman sebanyak 50% (anggaran sekiranya 100% datang daripada arang batu - sumber tenaga berbeza dari negeri ke negeri).

Kesan

Rujukan

1. Fanchi, John R; Fanchi, Christopher J (2016). Energy in the 21st Century. World Scientific Publishing Co Inc. m/s. 350. ISBN 9789813144804. Dicapai pada 27 Jun 2017.
2. "IPCC Special Report Carbon Dioxide Capture and Storage Summary for Policymakers" (PDF). Intergovernmental Panel on Climate Change. Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada 2013-09-03. Dicapai pada 5 Oktober 2011.
3. "Introduction to Carbon Capture and Storage - Carbon storage and ocean acidification activity". Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) and the Global CCS Institute. Diarkibkan daripada yang asal pada 2012-12-08. Dicapai pada 3 Julai 2013.
4. Burying the problem., Canadian Geographic Magazine
5. "Capturing Carbon Dioxide From Air" (PDF). Dicapai pada 2011-03-29.
6. "Direct Air Capture Technology (Technology Fact Sheet), Geoengineering Monitor". May 2018. Diarkibkan daripada yang asal pada 2019-08-26. Dicapai pada 2018-07-01.
7. "Gasification Body" (PDF). Dicapai pada 2 April 2010.
8. Sweet, William (2008). "Winner: Clean Coal - Restoring Coal's Sheen". IEEE Spectrum. 45: 57–60. doi:10.1109/MSPEC.2008.4428318.
9. "IPCC "Special Report on Carbon Capture and Storage, m/s. 181 dan 203 (Bab 5, "Underground Geological Storage")" (PDF). Dicapai pada 14 Oktober 2010.
10. "Good plant design and operation for onshore carbon capture installations and onshore pipelines - Carbon dioxide storage". Energy Institute. Diarkibkan daripada yang asal pada 2012-07-13. Dicapai pada 10 April 2012.
11. "Carbon Capture and Geological Storage - European Commission". Ec.europa.eu. Dicapai pada 6 Oktober 2013.
12. Bhaduri, Gaurav A.; Šiller, Lidija (17 Januari 2013). "Nickel nanoparticles catalyse reversible hydration of carbon dioxide for mineralization carbon capture and storage". Catalysis Science & Technology. Royal Society of Chemistry. 3 (5): 1234–1239. doi:10.1039/C3CY20791A. Dicapai pada 13 Februari 2015. Unknown parameter |subscription= ignored (bantuan)
13. Science, 27 Februari 2009, Jld 323, m/s. 1158, "Stimulus Gives DOE Billions for Carbon-Capture Project"

Bacaan lanjut

• Hester, Ronald E; Roy M. Harrison (2009). Carbon capture: sequestration and storage (ed. Issues in environmental science and technology, 29.). Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84755-917-3CS1 maint: postscript (link)
• Shackley, Simon; Clair Gough (2006). Carbon capture and its storage: an integrated assessment. Ashgate. ISBN 0754644995CS1 maint: postscript (link)
• Wilson, Elizabeth J; David Gerard (2007). Carbon capture and sequestration : integrating technology, monitoring and regulation. Blackwell Publishing. ISBN 978-0-8138-0207-7CS1 maint: postscript (link)
• Metz, Bert (2005). IPCC special report on carbon dioxide capture and storage. Intergovernmental Panel on Climate Change. Working Group III (Cambridge University Press). ISBN 0-521-86643-XCS1 maint: postscript (link)

• Wilcox, Jennifer (2012). Carbon Capture. Springer. ISBN 978-1-4614-2214-3CS1 maint: postscript (link)
• Smit, Berend; Jeffrey A Reimer; Curtis M Oldenburg; Ian C Bourg (2014). Introduction to Carbon Capture and Sequestration., Imperial College Press, ISBN 978-1-78326-327-1
• GA Mansoori, N Enayati, LB Agyarko (2016), Energy: Sources, Utilization, Legislation, Sustainability, Illinois as Model State, World Sci. Pub. Co., ISBN 978-981-4704-00-7
• Biello, David (January 2016). "The Carbon Capture Fallacy". Scientific American. 314 (1): 58–65. Bibcode:2015SciAm.314a..58B. doi:10.1038/scientificamerican0116-58. PMID 26887197.

Pautan luar

• http://www.powerplantccs.com/ccs/cap/fut/alg/alg.html Diarkibkan 2018-11-28 di Wayback Machine
• 2007 NETL Carbon Sequestration Atlas
• Scientific Facts on CO₂ Capture and Storage, a peer-reviewed summary of the IPCC Special Report on CCS.
• Carbon Capture: A Technology Assessment Congressional Research Service
• Carbon Sequestration News Diarkibkan 2011-11-04 di Wayback Machine 
• "Burying Climate Change: Efforts Begin to Sequester Carbon Dioxide from Power Plants", Scientific American, September 22, 2009.
• National Assessment of Geologic Carbon Dioxide Storage Resources: Results Pemantauan Geologi Amerika Syarikat
• A Guide To Carbon Capture And Storage: Can carbon capture and storage save the climate from the consequences of fossil fuel burning?
• http://www.powerplantccs.com Diarkibkan 2018-12-16 di Wayback Machine
• Paving the Legal Path for Carbon Sequestration from Coal Diarkibkan 2010-03-23 di Wayback Machine 2009 journal article on CCS legal questions.
• MIT Carbon Capture and Sequestration