Vom avea vreodată cărbune curat?

Juliette, Georgia Abur și fum se ridică din turnurile de răcire și furnalele Uzinei Electrice Robert W. Scherer, cel mai mare producător de gaze de seră din SUA, unde se ard 12 milioane de tone de cărbune pe an. Foto: Robb Kendrick

 

Este cel mai murdar dintre toți combustibilii fosili. Ardem opt miliarde de tone de cărbune pe an, cu consecințe din ce în ce mai grave.

Text: Michelle Nijhuis

Ecologiștii spun că ideea de cărbune curat e un mit. Așa este. E suficient să te uiți la Virginia de Vest, unde crestele Apalașilor au fost spulberate ca să permită accesul la cărbunele de sub ele, iar râurile sunt portocalii de la apa acidă. Sau la centrul Beijingului, unde aerul e adesea mai îmbâcsit decât într-o cameră pentru fumat de pe aeroport. Poluarea aerului din China, provenită în mare parte din arderea cărbunelui, e cauza probabilă a peste un milion de morți premature pe an, .

Însă astfel de probleme nu sunt noi. La sfârșitul secolului al XVII-lea, când cărbunele din Țara Galilor și Northumberland alimenta revoluția industrială din Anglia, scriitorul britanic John Evelin se plângea deja de „duhoarea și bezna“ care învăluiau Londra. Trei secole mai târziu, în decembrie 1952, un strat gros de smog încărcat de funingine a zăbovit trei zile deasupra Londrei, provocând o explozie de probleme respiratorii care au ucis până la 12.000 de persoane în lunile următoare. Orașele americane au avut și ele traumele lor. În octombrie 1948, în Donora, Pennsylvania, spectatorii unui meci școlar și-au dat seama că nu mai puteau vedea nici jucătorii, nici mingea. Smogul de la o topitorie de zinc alimentată cu cărbune înghițise terenul. În zilele care au urmat, 20 de persoane au murit, iar alte 6.000 – aproape jumătate din populația orașului – s-au îmbolnăvit.

Cărbunele aduce cu sine costuri grele pentru societate. E cea mai murdară și mai ucigătoare sursă de energie de care dispunem. Dar, după cele mai multe calcule, este și cea mai ieftină și depindem de ea. Așa că marea întrebare nu este dacă putem avea cărbune „curat“. Asta nu se poate. Marea întrebare este dacă putem avea un cărbune suficient de curat ca să prevenim nu doar dezastrele locale, ci și schimbarea radicală a climei.

Anul trecut, într-o zi caniculară de iunie, președintele american Barack Obama a rostit discursul despre climă de care industriile  cărbunelui și energiei se temuseră – și pe care ecologiștii îl așteptau – încă de la instalarea sa în 2009. Obama a anunțat că până în iunie 2014 Agenția Națională de Mediu (EPA) avea să traseze reguli noi, care să „pună capăt poluării nelimitate cu carbon produse de centralele noastre electrice“. Emisiile de dioxid de sulf, oxizi de azot și funingine emise de termocentralele  Americii au fost deja drastic limitate. Dar dioxidul de carbon, principala cauză a încălzirii globale, e o problemă de dimensiuni complet diferite.

În 2012, lumea a atins recordul de 34,5 miliarde de tone de dioxid de carbon din arderea combustibililor fosili, în principal cărbune. În ultima vreme, gazele naturale ieftine au mai redus cererea de cărbune în SUA, dar în restul lumii, mai ales în China, cererea e în creștere. În următoarele două decenii, sute de milioane de oameni din toată lumea vor beneficia pentru prima dată de electricitate, iar dacă tendințele actuale continuă, cei mai mulți vor primi energie pe bază de cărbune. Nici cele mai agresive eforturi de găsire a unor surse alternative nu vor putea înlocui cărbunele – sau nu imediat.

Cât de repede se topesc calotele glaciare și se ridică mările sau cât de fierbinți devin valurile de caniculă, toate depind de ce va face lumea cu cărbunele – și în special de ce vor face China și SUA. Vom continua să emitem carbonul direct în atmosferă sau vom găsi o metodă de a-l capta și a-l stoca în subteran?

„Trebuie să ne luptăm să găsim surse eficiente de energie regenerabilă, dar și să reducem emisiile produse de arderea cărbunelui“ – spune Sally Benson, cercetător la Universitatea Stanford specializat în stocarea carbonului.

Termocentrala Mountaineer a companiei American Electric Power, situată pe Râul Ohio din New Haven, Virginia de Vest, înghite peste 450.000 kg de cărbune pe oră. Cărbunele scos din Apalași e adus pe barje sau pe o bandă transportoare de la mina de peste drum. În interiorul centralei, bucățile de cărbune sunt transformate într-o pudră fină, care e suflată în camera de ardere a unuia dintre cele mai mari cazane din lume. Cele trei turbine cu aburi ale centralei le furnizează non-stop electricitate celor 1,3 milioane de clienți care plătesc cam zece cenți/kWh. Îi costă cam 113 dolari pe lună să-și țină în funcție frigiderele, mașinile de spălat, uscătoarele, plasmele și smartphone-urile, și luminile aprinse, într-o gospodărie medie.

Clienții nu plătesc însă niciun cent – așa cum nu plătește nici American Electric Power (AEP) – pentru privilegiul centralei Mountaineer de a scuipa în atmosferă șase-șapte milioane de tone de CO2 pe an. Și tocmai asta e problema. Carbonul e eliberat în aer în cantități nelimitate fiindcă în general nu costă nimic și fiindcă în SUA încă nu e ilegal.

În 2009, AEP a decis să o ia înaintea legii de limitare a emisiilor de carbon, care părea gata să fie aprobată. În octombrie, Mountaineer a început un experiment de captare a carbonului. AEP a atașat termocentralei o centrală chimică unde cam 1,5% din fumul produs de Mountaineer era răcit și trecut printr-o soluție de carbonat de amoniu, care absorbea CO2. Gazul era apoi comprimat puternic și injectat într-o formațiune de gresie poroasă, la 1,5 km sub malurile Râului Ohio.

Sistemul a funcționat. În următorii doi ani, AEP a captat și stocat peste 37.000 de tone de CO2 pur. Ce-i drept, reprezenta doar un sfert de procent din gazul emis, dar se presupunea că e abia începutul. AEP plănuia să ajungă să colecteze 25% din emisii, adică 1,5 milioane de tone de CO2 pe an, investind 334 de milioane de dolari, iar Departamentul pentru Energie al SUA (DOE) acceptase să dubleze suma. Dar înțelegerea depindea de șansele AEP de a-și recupera investiția. Iar după ce legislația referitoare la schimbarea climei a fost respinsă, autoritățile statale au anunțat AEP că nu-și putea taxa clienții pentru o tehnologie care nu era obligatorie prin lege.

În primăvara lui 2011, AEP a renunțat la proiect. Labirintul de conducte, pompe și rezervoare a fost dezmembrat. Deși micuț, sistemul de la Mountaineer fusese primul din lume care captase și stocase dioxid de carbon direct dintr-o centrală pe cărbune și atrăsese sute de vizitatori curioși din toată lumea, inclusiv din China și India. „Procesul a funcționat în mod real, iar noi am educat foarte mulți oameni – a spus directorul centralei, Charlie Powell. Dar o să fie nevoie de o mare schimbare ca să devină rentabil.“ Una legislativă în primul rând – precum cele promise de Obama –,  dar și una tehnologică ar ajuta.

Captarea și stocarea, sau „sechestrarea“ dioxidului de carbon în subteran, în formațiuni de roci poroase, sună pentru criticii acestei idei ca un soi de fantezie. Dar DOE a cheltuit aproximativ 6,5 miliarde de dolari în ultimele trei decenii pentru cercetarea și testarea acestei tehnologii. În plus, de mai bine de patru decenii, industria petrolieră injectează CO2 sub presiune în câmpuri petrolifere secătuite, pentru a împinge la suprafață țițeiul rămas. În Marile Câmpii ale Canadei, procedeul s-a transformat într-una dintre cele mai ample operațiuni de stocare a carbonului din lume.

Din 2000, peste 20 de milioane de tone de CO2 au fost captate la o centrală din Dakota de Nord, care transformă cărbunele în gaze naturale sintetice, și trimise prin conducte la 320 km spre nord, în Saskatchewan. Aici, compania petrolieră canadiană Cenovus Energy injectează carbonul sub câmpurile petrolifere Weyburn și Midale, care și-au trăit perioada de glorie în anii ’60. Doi sau trei barili de țiței sunt dizolvați și extrași la fiecare tonă de CO2. Gazul va rămâne blocat sub straturi  impermeabile de șisturi și sare, la aproape 1,5 km adâncime.

Pentru cât timp? Unele depozite naturale de dioxid de carbon există de milioane de ani – de fapt, din câteva s-a extras carbonul pentru a fi vândut companiilor petroliere. Însă eliberarea bruscă a unor cantități mari de CO2 poate deveni letală pentru oameni și animale, îndeosebi atunci când gazul se adună și se concentrează în spații închise. Până acum, nu s-au raportat scurgeri majore nici la Weyburn, monitorizat de Agenția Internațională pentru Energie, nici în celelalte câteva zone de stocare masivă din lume. Cercetătorii consideră că există riscuri extrem de scăzute de scurgeri catastrofale.

Motive de îngrijorare, în opinia lor, oferă scurgerile mai mici, dar cronice, care ar anula scopul întregii operațiuni. Geofizicienii Mark Zoback și Steven Gorelick, de la Universitatea Stanford, susțin că în locurile cu rocă sfărâmicioasă și faliată – cele mai întâlnite, după părerea lor – injectarea carbonului ar putea produce mici cutremure care, deși inofensive, ar putea fisura stratul de șisturi, permițând scurgeri de CO2. Zoback și Gorelick consideră că stocarea carbonului este „o strategie extrem de costisitoare și de riscantă“. Dar până și ei sunt de acord că totuși carbonul poate fi stocat eficient în anumite locuri – cum ar fi câmpul petrolifer Sleipner din Marea Nordului, unde în ultimii 17 ani compania norvegiană Statoil a injectat cam un milion de tone de CO2 pe an într-un strat de gresie saturată cu o soluție salină, la aproape 1 km adâncime sub fundul mării. În acea formațiune există atât de mult spațiu liber, încât toată cantitatea injectată până acum nu i-a crescut deloc presiunea internă și nu există semne de cutremure sau scurgeri.

Cercetătorii europeni estimează că un secol de emisii din centralele Europei ar putea fi stocate sub Marea Nordului. Potrivit DOE, asemenea „acvifere saline de mare adâncime“ din subsolul SUA ar putea reține emisiile produse de termocentralele americane timp de un mileniu. Și alte tipuri de roci pot fi folosite ca depozite de carbon. Experimente în curs din Islanda și Bazinul Fluviului Columbia din statul Washington, de exemplu, mici cantități de dioxid de carbon sunt injectate în bazalt vulcanic. Acolo se estimează că gazul va intra în reacție cu calciul și magneziul, formând o rocă bogată în carbonați și eliminând riscul de scurgeri.

Carbonul pe care Statoil îl injectează la Sleipner nu provine din arderi. Este o impuritate din gazul natural extras de pe fundul mării. Înainte de a le putea livra gazul clienților, Statoil trebuie să separe dioxidul de carbon pe care înainte îl elibera pur și simplu în atmosferă. Însă în 1991, Norvegia a instituit o taxă pe carbon, care acum e de circa 65 $ pe tonă. Pentru reinjectarea carbonului  sub fundul mării, Statoil plătește doar 17 $ pe tonă. La Sleipner, stocarea este mult mai ieftină decât emiterea carbonului în atmosferă, și de aceea Statoil a investit în această tehnologie, rămânând pe profit.

La o centrală termică pe cărbune, lucrurile stau altfel. CO2 face parte dintr-un amestec de gaze care ies pe coșul de fum, iar compania electrică nu are niciun stimulent financiar să le separe și să-l capteze. După cum au descoperit inginerii de la Mountaineer, captarea este partea cea mai costisitoare. La Mountaineer, sistemul era cât un bloc de zece etaje și ocupa 5,6 hectare, deși colecta doar un procent minuscul din emisii. Absorbantul trebuia să fie încălzit pentru a elibera dioxidul de carbon, care apoi trebuia să fie puternic comprimat pentru stocare. Acești pași energofagi creau ceea ce inginerii numesc „încărcătură parazită“ – în final ajungând până la 30% din energia produsă de o termocentrală pe cărbune care și-ar capta toate emisiile de carbon.

O modalitate de a reduce aceste pierderi ar fi gazificarea cărbunelui înainte de ardere. Gazificarea eficientizează producția de energie și permite separarea CO2 mai ușor și mai ieftin. O nouă centrală electrică în construcție în ținutul Kemper, Mississippi, proiectată pentru a-și capta emisiile de carbon, va gazifica tot cărbunele.

Centralele existente, în general proiectate pentru arderea de cărbune pulverizat, impun o abordare diferită. O idee ar fi să se ardă cărbunele în oxigen pur, nu în aer. Astfel s-ar produce un gaz de evacuare mai simplu, din care CO2 ar fi mai ușor de extras.

Madison, Virginia de Vest Procedeul se numește excavarea crestelor. Pentru fiecare tonă de cărbune extrasă din mina Hobet 21, 15 metri cubi de munte sunt detonați și aruncați în văi. În acest mod, au fost spulberate sute de kilometri pătrați din crestele Apalașilor. Foto: Robb Kendrick

Azi, în Virginia de Vest, vechile mine de cărbuni se tot închid pe măsură ce centralele americane se orientează spre gaze naturale. Cum prețul gazelor în SUA scade către un nou record, s-ar spune că deja cărbunele aparține trecutului, iar investițiile în tehnologii avansate de prelucrare sunt greșit orientate. Însă privite din Yulin, China, lucrurile stau altfel.

Yulin e situat la marginea estică a Bazinului Ordos, din Mongolia Interioară, la 800 km de Beijing. Dune de nisip ruginii înconjoară păduri de blocuri noi, nelocuite se revarsă peste parapetele autostrăzilor și până pe pavajul străzilor. Orașul și cele trei milioane de locuitori ai săi duc lipsă de ploi și umbră, se coc de căldură vara și tremură iarna. Dar regiunea e binecuvântată cu resurse minerale, printre care câteva dintre cele mai bogate zăcăminte de cărbune din țară. „Dumnezeu e drept“ – spune viceprimarul din Yulin, Gao Zhongyin. După cum se vede de aici, cărbunele pare combustibilul progresului.

Platourile nisipoase din jurul Yulinului sunt punctate de coșurile înalte ale termocentralelor pe cărbune. Uzine enorme de prelucrare a cărbunelui, dotate cu dormitoare pentru muncitori, se întind pe kilometri întregi prin deșert. Noile uzine sunt pline de tineri în salopete, bărbați și femei. Cărbunele furnizează cam 80% din energia electrică a Chinei, dar nu e folosit doar pentru electricitate. Fiind un combustibil local atât de abundent, e utilizat și pentru fabricarea a zeci de chimicale industriale și combustibili lichizi – un rol rezervat petrolului în alte țări. Aici, cărbunele este ingredientul-cheie în produse, de la mase plastice până la fibre textile.

Și tot cărbunele face din China principalul emițător de CO2 din lume, deși SUA o depășesc cu mult ca emisii pe cap de locuitor. China este însă mai conștientă ca oricând de costurile ridicate ale industriei. „În ultimii 10 ani – spune Deborah Seligsohn, analist de politici de mediu la Universitatea din California, în San Diego, cu o experiență de aproape două decenii în China –, mediul, care nici măcar nu figura pe agendă, a ajuns să facă agenda.“ Publicul s-a plâns de calitatea aerului, autoritățile au înțeles riscurile privind schimbarea climatică, iar dorința de securitate energetică și avantaje tehnologice a crescut, făcând China să investească sute de miliarde de dolari în energii regenerabile și să devină un important producător de turbine eoliene și panouri solare. Uriașe ferme solare sunt răspândite printre coșurile din jurul Yulinului. Dar țara face eforturi și pentru eficientizarea energiei din cărbune și pentru captarea simplă și ieftină a carbonului.

Aceste eforturi atrag atât investiții străine, cât și imigranți.

Will Latta, fondatorul companiei de inginerie a mediului LP Amina, este un expat american care trăiește la Beijing și lucrează cu furnizorii de energie chinezi. „China spune pe față: avem cărbune ieftin din belșug, în timp ce pentru alternative mai bune ne trebuie câteva decenii – afirmă el. În același timp, chinezii își dau seama că nu e o sursă sustenabilă, deci fac investiții masive ca să o curețe.“ În Tianjin, la circa 140 km de Beijing, prima centrală proiectată de la bun început să capteze carbonul se va deschide în 2016. Se numește GreenGen și în final se estimează că își va colecta 80% dintre propriile emisii.

Toamna trecută, când consumul de cărbune și emisiile de carbon erau pe cale să atingă noi recorduri la nivel mondial, Comitetul Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC) și-a publicat ultimul raport. Pentru prima dată, a estimat un „buget“ de emisii la scară planetară – cantitatea de carbon pe care am putea s-o eliberăm fără a provoca o creștere mai mare de 2⁰ Celsius a temperaturii, care, conform multor cercetători, e un prag dincolo de care pot apărea consecințe grave. Calculele s-au făcut începând cu secolul al XIX-lea, apogeul revoluției industriale. IPCC a conchis că emisiile de carbon deja produse depășesc o jumătate din acest „buget“. Dacă vom continua în ritmul actual, vom termina bugetul în mai puțin de 30 de ani.

Schimbarea acestui ritm cu ajutorul tehnologiilor de stocare a carbonului cere eforturi uriașe. Ca să captăm și să stocăm doar o zecime din emisiile de astăzi, ar fi nevoie să pompăm în subteran tot atât carbon cât petrol extragem. Ar fi nevoie de o mulțime de conducte și puțuri de injectare. Pe de altă parte, dacă am vrea să obținem același rezultat înlocuind cărbunele cu panouri solare, care au emisii zero, ar trebui să acoperim o suprafață cam cât Dobrogea. Ca și problema, soluțiile sunt uriașe – și avem nevoie de toate.

„Dacă problema s-ar putea rezolva printr-o reducere cu 5 sau 10% a emisiilor de gaze de seră, n-am mai discuta despre stocarea carbonului – spune Edward Rubin, de la Universitatea Carnegie Mellon. Însă aici discutăm despre reducerea emisiilor globale cu aproximativ 80% în următorii 30 sau 40 de ani.“ Captarea carbonului ar putea reduce cu mult emisiile, într-un timp relativ scurt: de exemplu, dacă am capta dioxidul de carbon de la o singură centrală de 1.000 MW pe cărbune, ar fi ca și cum 2,8 milioane de oameni și-ar înlocui camionetele diesel cu mașini hibride.

Însă tehnologia nu se va răspândi până când guvernele nu o vor impune, fie fixând un preț pe carbon, fie limitând direct emisiile. „Captarea de carbon are nevoie de reglementări“ – spune James Dooley, cercetător la Laboratorul Național Pacific Northwest al DOE. Dacă EPA aprobă anul acesta legea bazată pe promisiunea președintelui Obama de a impune norme pentru emisiile de carbon produse atât de centralele existente, cât și de cele noi – și dacă aceste reguli supraviețuiesc atacurilor în justiție –, atunci colectarea emisiilor de carbon va câștiga acel avânt atât de mult așteptat.

Pe de altă parte, China a început să facă experimente regionale cu o abordare mai prietenoasă pentru piață – o metodă care și-a făcut pionieratul în SUA. În anii 1990, EPA a folosit Clean Air Act (Legea pentru Aer Curat) ca să impună un plafon al emisiilor totale de dioxid de sulf ale termocentralelor , alocând permise de poluare interschimbabile diverșilor agenți poluatori individuali. La vremea respectivă, industria energetică prognoza consecințe economice dezastruoase. Dimpotrivă însă, planul a generat tehnologii inovatoare și din ce în ce mai ieftine, deci în final aer mult mai curat. Rubin spune că sistemele de captare a carbonului sunt în mare parte cam în aceeași etapă în care erau și sistemele pentru dioxid de sulf în anii 1980. După ce limitele impuse emisiilor vor crea o piață pentru acestea, și costurile corespunzătoare pot să scadă dramatic. În acest caz, deși cărbunele tot nu ar fi curat, ar fi măcar mult mai curat decât acum. Iar pe planetă ar fi ceva mai răcoare decât dacă am continua să ardem cărbunele după vechile metode.



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*