1

MAASSE-TAGASI-LAHENDUS KLIIMAMUUTUSTE PIDURDAMISEKS

Energia tootmiseks ammutatakse maapõuest naftat, gaasi ja kivisütt. Nende fossiilkütuste põletamisel vabanev soovimatu süsinikdioksiid mõjutab kogu maailma kliimat. Süsinikdioksiidi on võimalik kinni püüda ning pumbata maapõue ja seal hoida. Selline talitusviis vähendab tunduvalt kasvuhoonegaaside heidet, aitab leevendada kliimamuutusi ja on määrava tähtsusega üleminekul säästlikule energiavarustusele. MIKS ON VAJA CO2 KINNI PÜÜDA JA LADUSTADA? Märgid inimtegevuse mõjust kliimale muutuvad üha tugevamaks. Selles mängib võtmeosa fossiilkütuste üha suureneva kasutamisega kaasnev süsinikdioksiidiheide atmosfääri. Enamik teadlasi on seda meelt, et atmosfääri CO2-sisalduse stabiliseerimiseks ja kliimamuutuste leevendamiseks tuleks selle heidet kogu maailmas vähendada enam kui 50%. Esimene samm selles suunas oli 1997. aastal vastu võetud Kyoto protokoll, mille kohaselt heide tuleb 2012. aastaks vähendada allapoole 1990. aasta taset. Vähendada saab kolmesuguste meetmetega: – energiakasutuse tõhustamine ja energiavajaduse vähendamine; – taastuvenergiaallikate (nt tuul ja päikeseenergia) kasutamine; – lenduva CO2 pidev kinnipüüdmine ja ladusta-mine. Üha selgemaks saab, et energiakasutuse tõhustamise ja taastuvenergiaallikate kasutusele-võtuga ei suudeta heidet ikkagi vajalikul määral vähendada. Ülemaailmsete kliimamuutuste pidurdamiseks võib olla vaja rakendada ka kolmandat meedet – CO2 kinnipüüdmist ja ladustamist (inglise k CCS – carbon dioxide capture and storage). CO2 juhtimine maapõue ei ole uudis. Mitmel maal on looduslikud CO2- panilad geoloogilistes kihindites olemas olnud miljoneid aastaid. Maailm on sõltuv fossiilkütustest ja meie energiasüsteemi ei saa muuta üleöö, selleks kulub aastaid. CCS toetab järkjärgulist üleminekut fossiilkütustel põhinevalt energia-varustuselt mitmekesisemale süsteemile, mis minimeeriks mõju maailma kliimale. Üleminekuperioodil jääb praegune energiasüsteem peamiselt samaks, vaja on rakendada vaid uusi infrastruktuure, nt varustada elektrijaamad ja suured tööstusettevõtted CO2 kinnipüüdmiseks ja panilasse toimetamiseks vajalike seadmete ja torujuhtmetega.

KUIDAS JA KUS ON VÕIMALIK CO2 KINNI PÜÜDA? Ligikaudu 60% CO2 -heitest toimub püsiobjektidest: suurtest elektrijaamadest, naftadestilleerimiste-hastest, gaasitöötlus- ja tööstusettevõtetest. Enamasti on neist eralduvate suitsugaaside CO2 - sisaldus väike (5–15%). Üks võimalustest süsinikdioksiidiheite vähendamiseks on lahutada CO2 muudest suitsugaasidest, tekitades voo, mis sisaldab

Mis on CO2 kinnipüüdmine ja ladustamine (CCS)? Kõik fossiilkütused sisaldavad süsinikku. Kütuse põletamisel reageerib süsinik õhuhapnikuga ja tekib CO2. CO2 heitmist atmosfääri saab vältida, kui süsinik enne või pärast põletamist, nt elektrijaamas, kõrvaldada. Tekkivat CO2 saab juhtida sobivasse maa-alusesse panilasse. Panilaks sobib “tühi” (ammendatud) nafta- või gaasiväli, kivisöelasund või põhjaveekiht.

EUROPEAN CARBON DIOXIDE NETWORK EUROOPA SÜSINIKDIOKSIIDIVÕRGUSTIK Euroopa turvalise, kindla, säästliku, kliimasõbraliku energiavarustamise toetuseks

CO2 püüdejaam (ABB Lummus Crest)

2

nt 90% CO2. Teine võimalus on lahutada süsinik enne põletamist, nii nagu siis, kui maagaasist (CH4) toodetakse vesinikku ja süsinikdioksiidi. CO2 kinnipüüdmine on hästi tuntud tehnoloogia mitmes tööstusharus, kus juba praegu lahutatakse CO2 muudest gaasidest. Käesoleval ajal heidetakse CO2 kas lihtsalt õhku või puhastatakse seda nt karastus-jookide tootmisel kasutatava ülipuhta CO2 saamiseks. Kuigi tuntakse mõnd selleks sobivat tehnoloogiat, ei ole veel sellist, mis sobiks CO2 kinnipüüdmiseks suurtes elektrijaamades. Mitmes riigis uuritakse hoolega uusi lootustandvaid lahendusi ning täiustatakse olemasolevaid tehnoloogiaid, et vähendada kinnipüüdmise maksumust ja energia-mahukust. Samal ajal kavandatakse elektrijaamades katseid uute tehnoloogiate tööstuslikuks rakenda-miseks.

Koostootmisjaama, mis toodab elektrit, soojust ja vesinikkuning püüab kinni CO2 ja ladustab selle maapõue, tööpõhimõte. (CO2 SINK projekt, GFZ, Potsdam, 2004) KUHU CO2 LADUSTADA? Kinnipüütud CO2 saab kas ladustada või ära kasutada (nt karastusjookide tootmisel või kasvuhoonetes taimede kasvu soodustamiseks). Kuna praegu ei ole CO2 ärakasutamiseks piisavat turgu, tuleb suurem osa kinnipüütud CO2 -st ladustada. Ladustada saab geoloogilistes forma-tsioonides (ammendatud nafta- või gaasilasundites, sügavates soolase põhjavee kihtides ja mittekaevandatavates kivisöekihtides). CO2 saab ka siduda mineraalidesse. Geoloogiliste formatsioonide mahutamisvõime on väga suur (vt tabelit). Kuigi see võib kõikuda suurtes piirides, piisab sellest inimpõhjustatud CO2 -heitkoguste ladustamiseks kümnete või isegi sadade aastate vältel. Ammendatud nafta- ja gaasilasundeid, mis on üldiselt hästiuuritud, peetakse turvalisteks CO2 - panilateks, sest nad on hoidnud naftat, gaasi ja sageli

ka CO2 miljoneid aastaid. CO2 pumpamine nendesse lasundeisse võimaldab mõnikord kätte saada neisse jäänud naftat või gaasi. Lisagaasist või -naftast saadavat tulu on võimalik kasutada CO2 ladustamiskulude katmiseks. Nafta või gaasi tõhustatud ammutamist CO2 abil on USA-s naftatoodangu suurendamiseks (mitte CO2 ladus-tamiseks) rakendatud juba mitu aastat. Kanadas on maagaasi puhastamisel üle jäävat happelist gaasi, mis koosneb peamiselt CO2 -st ja H2 S-ist, hulk aastaid pumbatud nafta- või gaasiväljadesse ja sügavatesse soolase põhjavee kihtidesse. Sügavad soolase põhjavee kihid on maaalused formatsioonid, peamiselt liivakivid, mis sisaldavad soolast vett. Nendel kihinditel on tohutu ladustamispotentsiaal. Neid leidub enamikus riikides ja tihti tööstuslike CO2-allikate läheduses, nad on tavaliselt väga suured ning seetõttu mahub neisse väga palju CO2. CO2 pumbatakse neisse kihinditesse niisama moodi kui nafta- ja gaasiväljadesse. Norra Sleipneri projekt on esimene tööstuslik CO2 maassepumpe-projekt maailmas. Igal aastal pumbatakse Põhjamere all asuvasse põhjaveekihti ligikaudu 1 miljon tonni CO2, mis tõestab, et CO2 saab suurel hulgal tõhusalt ladustada. Maaaluseid kivisöekihte ei tasu mõnikord kaevandada, sest need on liiga õhukesed või liiga sügaval. Tavaliselt on neis mingil määral metaani. Kui pumbata CO2 kivisöekihti, siis CO2 “kleepub” kivisöe külge paremini kui metaan ja tõrjub metaani välja. See tähendab et kivisöekiht hakkab andma maagaasi, mida saab müüa CO2 ladustamiskulude katmiseks. Kivisöekihid on hoidnud metaani miljoneid aastaid, seetõttu on üsna tõenäoline, et nad suudavad CO2 kinni pidada vähemalt tuhandeid aastaid. Seda ladustamismoodust katsetatakse Euroopa Liidu RECOPOL-projekti raames, välikatse tehakse Poolas.

MAAILMA POTENTSIAALNE CO2 LADUSTAMISMAHT Gt (gigatonni)* Panilad Ladustamismaht Gt Sügavad soolase põhjavee kihid 400–10 000 Ammendatud nafta- ja gaasilasundid 930 Kivisöekihid 30 ÜlemaailmneCO2-heide 25 Gt CO2 aastas * IEA-GHG 2004 andmeil

3

KUI PALJU MAKSAB CO2 KINNIPÜÜDMINE, MAASSEPUMPAMINE JA LADUSTAMINE? CO2 kinnipüüdmiseks kulub elektrijaamades lisaenergiat ning see tõstab elektri hinda. Kui palju kulud suurenevad, oleneb elektrijaama tüübist (kivisüsi- või gaasküttega) ja kütuse hinnast. Uurimused, sh Rahvusvahelise Energiaagentuuri kasvuhoonegaaside R&D programm, on näidanud, et CO2 kinnipüüdmine suurendab elektritootmiskulusid 1,3–3 eurosenti kWh kohta. Teine võimalus on lisakulutusi väljendada välditud CO2 -heite kaudu.

CO2 kinnipüüdmine maksab praegu 25–60 eurot välditud CO2 -heite tonni kohta. Käimasolevate uurimistöödega loodetakse vähendada neid kulutusi poole võrra. Pumpamiskulud on suhteliselt mõõdukad: pumpamine torujuhtme kaudu 100 km kaugusele maksab 1–4 eurot välditud CO2 -heite tonni kohta. Ladustamiskulud sõltuvad peamiselt sellest, kuhu CO2 pumbatakse. Ladustamine põhjaveekihtidesse või ammendatud nafta- ja gaasiväljadesse maksab 10–20 eurot CO2 -tonni kohta. Kui CO2 pumpami-sega kaasneb mingi lisakoguse nafta või gaasi saa-mine, võib kulu olla alla null euro CO2 -tonni kohta, st et tulud võivad olla kuludest suuremad ning maasse-pumpamine muutub kasutoovaks ette-võtmiseks. MILLISED ON CO2 KINNIPÜÜDMISE JA LADUSTAMISE RISKID? Nagu kõigi tehnoloogiate puhul, on ka CO2 kinnipüüdmine ja ladustamine seotud riskidega. Küsimused, mida peaksime endale esitama, on: (a) kas CO2 kinnipüüdmine ja ladustamise riskid on vastuvõetavad ning (b) kas need riskid on võrreldavad riskidega, mis kaasnevad muude CO2-heite vähendamisviisidega? Peamised riskid tekivad CO2 pumpamisel ja ladustamisel. Panilad peavad jääma kaugele seismilise ohuga aladest, et kivimite stabiilsus oleks tagatud.

Võimalik tulevikuolukord: fossiilkütusest toodetakse energiat ja vesinikku ning CO2 püütakse kinni ja ladustatakse (Statoil)

Sleipneri projekt: aastas ladustatakse Põhjamere-alusesse põhjaveekihti 1 miljon tonni CO2 (Statoil )

4

USA-s on olemas rohkesti (3100 km) CO2-torustikke. Ajavahemikus 1990–2001 on nendes torustikes toimunud kümme avariid, milles keegi surma ega viga ei saanud. Kuigi suure CO2-hulga pumpamisega võivad kaasneda õnnetusjuhtumid, saab nende tagajärgi turvameetmetega minimeerida ning nende tõenäosus ei saa olla suurem kui mitut Euroopa riiki läbivates maagaasitorustikes. Pealegi ei ole CO2 plahvatusohtlik ega süttiv, nagu on maagaas, ning CO2 lekke tagajärjed on väiksemad kui maagaasi lekke puhul.

Peamine ladustamisrisk on puuraugu, mille kaudu CO2 maapõue pumbatakse, avarii, millega kaasneb vabaneva CO2 liikumine ülespoole. Maapõue ladustatud gaasi äkilise väljapääsemise tõenäosus on äärmiselt väike ning võrreldav maagaasi purskumisega gaasipuuraugust, mis on väga haruldane. Mitmes uurimisasutuses üle maailma tehakse uuringuid riskidega seotud valdkondades: – panilates toimuvate füüsikaliste ja keemiliste protsesside uurimine; – panila asukoha valik, sh seismilise aktiivsuse

(maavärinad) analüüs; – moodused CO2 pikaajalise käitumise prog-noosimiseks; – seire- ja kontrollitehnika; – riski hindamise meetodid ja riski ohjamine; – hea tava ja normid; – maassepumpepuuraukude gaasitiheduse taga-mine. ERGUTUSMEETMED Selleks et tekitada CO2 kinnipüüdmis- ja ladustamis-tehnoloogiale turgu, on vaja panna elektritootjaid ja tööstust huvituma suurte investeeringute tegemisest

lisatehnoloogiasse. Selleks tuleb süsinikdioksiid kas riigimaksu või kauplemissüsteemi kaudu maksus-tada. Kauplemissüsteemiga luuakse CO2 -turg sel moel, et igale riigile määratakse CO2 -heite piirsuurus ning CO2 heitjatele antakse heitekvoot (nn süsinikukrediit). Euroopa Liidu Heitekaubandus-süsteemi jaoks on välja töötatud Euroopa Komisjoni (EC) 29. jaanuari 2004. aasta otsus, milles on käsitletud ka süsiniku kinnipüüdmist ja ladustamist, et võimaldada selle tehnoloogia lisamist teistele heitevaestele energiaallikatele ning tagada Euroopale tulevikuks turvaline ja säästlik energiasüsteem. Kui CO2 kinnipüüdmine ja ladustamine on arendatud tasemele, kus selle hind on alla 20 euro tonni kohta ning CO2 geoloogiline ladustamine on osutunud elujõuliseks kasvuhooneefekti lee-vendamise meetodiks, on seda tehnoloogiat võimalik juurutada kümne aasta jooksul eeldusel, et keh-testatakse ka finantsilised ja korralduslikud juhised.

TEABEALLIKAD www.co2net.com: CO2NET on Euroopa Temaatiline Võrgustik (European Thematic Network), mis on suunatud poliitikute ja ärimeeste harimisele ja teabega varustamisele. www.co2captureandstorage.info: pakub detailset infot tehnoloogia ja projektide kohta. www.ieagreen.org.uk: IEA Kasvuhoonegaasiprogramm (Greenhouse Gas Programme) on rahvusvahelise koostöö programm, mille eesmärk on tehnoloogiate hindamine, tulemuste levitamine ja CCSi uurimisobjektide identifitseerimine. www.cslforum.org: Süsiniku Kinnipidamise Juhtfoorum (The Carbon Sequestration Leadership Forum) on rahvusvaheline kliimamuutuste initsiaator valitsuste tasemel. www.ipcc.ch: Valitsustevaheline Kliimamuutuste Nõuandekoondis (IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change) CCS-alane eriraport publitseeritud 2006.a. www.climnet.org/CTAP: Kliimaaktsioonide Võrk (CAN, Climate Action Network) on kesk-konnavabaühendus, mis korraldab CCS alal spetsiaalseid töökoosolekuid.

CO2 -juhe USAst Kanadasse

Artikkel on Euroopa Komisjoni poolt toetatud projekti CO2NET väljund, mille koostas paljude CO2NET liikmete osalemisel Utrechti Energiauuringute Keskus. Eestikeelne versioon on osa projekti CO2NET EAST teabelevitus- tegevusest, mida Euroopa Komisjon kaasfinantseerib uurimisele, tehnoloogia arendamisele ning näitlikustamisele pühendatud 6-nda Raamprogrammi koosseisus kui koordineerivat tegevust. Projekti toetavad sponsorid, sh Shell International Renewables, Statoil, Norsk Hydro Produksjon, Schlumberger Carbon Services, ALSTOM Power, Total and Vattenfall. Eesti keelde tõlkinud Rein Vaher1. Toimetanud Reet Pruul2, Aada Teedumäe1 ja Aleksander Maastik3. Graafilise materjali kujundanud Alla Šogenova1 ja Kazbulat Šogenov1 (1Tallinna Tehnika-ülikooli Geoloogia Instituut /www.gi.ee/, 2Keskkonnaministeerium, 3KESKKONNATEHNIKA ajakiri /www. keskonnatehnika .ee/).