Święty Graal górnictwa, czyli barwna historia czystego węgla

Amerykanie bardzo chcieli, żeby to się opłacało. Szczególnie, że z wyliczeń federalnej Agencji Informacji Energetycznej wynika, że węgla Stanom Zjednoczonym mogłoby starczyć - jeśli byłyby odpowiednie technologie wydobycia - na 357 lat. Prezydenci USA już od lat 80. przyjazne środowisku przetwarzanie tego surowca uważali więc za ważny element polityki energetycznej. Każdy robił to jednak z nieco innego powodu i każdy z nich inaczej rozumiał "czysty węgiel".

Od dziesięcioleci te dwa słowa to spełnienie marzeń polityków i całego przemysłu, który żyje z najstarszego i najbrudniejszego paliwa kopalnego. "Termin czysty węgiel stosowany jest w odniesieniu do bardzo wielu technologii [...] Hipotetycznie można by go użyć do wszystkiego, co służy zwiększaniu efektywności elektrowni węglowych, z ich cyfryzacją włącznie" - wyjaśnia magazyn "Popular Mechanics".

- Ta definicja jest jak najbardziej poprawna - mówi prof. Marek Ściążko z Centrum Energetyki Akademii Górniczo-Hutniczej i podkreśla, że odkąd w latach 70. zaczęto opracowywać technologie nazywane czystymi węglowo, zmieniało się to, z czego chciano emisje węglowe oczyszczać. Początkowo wcale nie szło o dwutlenek węgla, a tlenki azotu i siarki, które powodują kwaśne deszcze.

Właśnie z tego powodu "czystym węglem" interesowała się administracja Ronalda Reagana. Dla Billa Clintona to miała być alternatywa dla energetyki atomowej. Sztandarowym projektem administracji George’a W. Busha był FutureGen, pierwsza na świecie elektrownia węglowa o zerowej emisji. Po tym, jak rząd federalny wpompował w nią blisko 200 mln dol. - z potrzebnych 2,6 mld. - uznano jednak, że projekt się nie opłaca.

Dla Baracka Obamy priorytetem było ratowanie klimatu. Członkowie jego administracji za wzór dla reszty kraju stawiali Projekt Kemper. Wybudowana na wschodzie Missisipi elektrownia miała umożliwić stworzenie tysięcy miejsc pracy w najbiedniejszym z amerykańskich stanów, ale i przedłużyć życie umierającego przemysłu węglowego.  

Tam za czysty węgiel uważano maksymalne ograniczenie jego emisyjności. Planowano zastosować rozwijane już od lat 70. "technologie bloku gazowo-parowego ze zintegrowanym zgazowaniem paliwa". Umożliwiają one wychwytywanie CO2 przed spaleniem gazu wytworzonego z węgla, co w teorii jest ponoć łatwiejsze technologicznie niż po jego spaleniu, ale wiązało się - przynajmniej wtedy - z bardzo wysokimi kosztami.

Kolejna metoda, która miała być zastosowana w Missisipi, to dalsze wychwytywanie CO2 już po przetworzeniu węgla. W tej technologii cały proces składa się z trzech etapów: separacji dwutlenku węgla, jego transportu oraz zdeponowania w sposób nieszkodliwy dla środowiska. - Tu na podwyższenie kosztów nawet o 30 proc. wpływa wtłoczenie CO2 tam, gdzie ma być składowany. Mało tego, bezpieczeństwo samego procesu składowania budzi bardzo dużo wątpliwości - wyjaśnia Wojciech Szymalski, prezes Instytutu na Rzecz Ekorozwoju.

W Kemper do 2014 r. miała powstać największa na świecie ekologiczna elektrownia. Problem w tym, że i trzy lata później - choć bezustannie udoskonalana - nie była ani tak ekologiczna, jak zakładano, ani w żadnej mierze opłacalna. - W tym przypadku kluczowa była konstrukcja reaktora, która się zwyczajnie nie udała. Zabrakło wersji demonstracyjnej, nie dopracowano szczegółów technicznych, tylko od razu zdecydowano o wielkoskalowym przedsięwzięciu - wyjaśnia prof. Ściążko.

Po prawie dziewięciu latach od rozpoczęcia budowy władze spółki przyznały wreszcie, że jedynym sposobem na uniknięcie bankructwa jest przejście na gaz ziemny. Koszty projektu: 7 mld dol. To czyni budowę tej elektrowni prawdopodobnie najdroższą w historii.

To jednak wcale nie największa porażka polityki czystego węgla czasów Obamy. W tej kategorii palma pierwszeństwa należy do Texas Clean Energy Project. Zaplanowano, że w Odessie na zachodzie Teksasu zastosowane zostaną podobne technologie, co w Kemper. Elektrownia miała przechwytywać rocznie 90 proc. z 2,7 mln ton produkowanego tam CO2.

Kiedy w 2017 r. Inspektor Generalny Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych kończył dochodzenie, miał udokumentowane wydatki członków zarządu projektu w kwocie 1,3 mln dol. na: spa, alkohol, podróże samolotami w pierwszej klasie i wynajem limuzyn. Rząd federalny na elektrownię, której budowy nawet nie rozpoczęto, przyznał grant w wysokości 600 mln dol. Wydał 116 mln dol. zanim wyciągnął wtyczkę, definitywnie odcinając państwowe fundusze.

Prezydent Donald Trump nazywał oszustwem twierdzenia naukowców, że to człowiek przyczynia się do globalnego ocieplenia. Najbardziej spektakularną jego decyzją było wystąpienie USA z Porozumienia Paryskiego, ale bardziej znamienna w skutkach była zmiana ponad stu przepisów dotyczących ochrony środowiska i obcinanie funduszy nawet pośrednio z tym związanych.

Amerykański przywódca przez ostatnie lata wielokrotnie opowiadał o "pięknym czystym węglu", choć - jak zauważa agencja Bloomberg - nigdy nie wyjaśnił, o jaką dokładnie technologię mu chodzi, czy o wychwytywanie CO2, czy dwutlenku siarki, który powoduje kwaśne deszcze, czy może podtlenku azotu szkodzącemu warstwie ozonowej Ziemi i powodującemu choroby układu oddechowego. Trump deklarował za to, że "USA będą kopać" i ratować węglowe miejsca pracy.

Wyszło całkiem inaczej. W czasie jego prezydentury zamknięto lub jest w trakcie zamykania ponad pół tysiąca elektrowni węglowych. CNN podaje, że tylko w 2020 r. w przemyśle górniczym zlikwidowano 8 tys. miejsc pracy. To 15 proc. wszystkich zatrudnionych.

Kilka tygodni przed końcem kadencji 45. prezydenta USA zamknięto projekt, o którym przez lata Trump mówił, że to "koniec wojny o węgiel" i technologia, którą Stany będą sprzedawać reszcie świata. Projekt Petra Nova prowadzony był od 2017 r. w elektrowni w Thompsons pod Houston w Teksasie. Do jednego z kotłów węglowych dodano system Mitsubishi, który nie tylko miał wychwytywać 90 proc. CO2 z przetworzonych gazów spalinowych, a także zmniejszać emisje siarki, rtęci, tlenku azotu i cząstek stałych.

Po zamknięciu projektu pozostały pytania. Na przykład o to, czy system rzeczywiście kiedykolwiek mógł wychwytywać tyle dwutlenku węgla, ile zapowiadano i dlaczego władze spółki nie ostrzegały inwestorów o wciąż rosnących kosztach. Instytut Ekonomii Energii i Analiz Finansowych wyliczając uchybienia Petra Nova stwierdza, że "to powinien być mocny sygnał dla inwestorów, by unikali takich projektów".

Większość ekspertów w sprawie czystego węgla zgadza się w dwóch kwestiach. Dzięki służącym pozyskiwaniu go technologiom można by było zasilać elektrownie paliwami kopalnymi, a także eliminować emisje CO2 z zakładów przemysłowych, od hut, aż po rafinerie i zakłady chemiczne. Wychwycony dwutlenek węgla mógłby być pompowany do hermetycznie zamkniętych geologicznych zbiorników znajdujących się na przykład na dużych głębokościach. W połowie grudnia parlament Norwegii zatwierdził finansowanie pierwszego takiego projektu w Europie. CO2 od 2024 r. ma być składowany na dnie Morza Północnego.

Drugie, w czym eksperci są zgodni, to to, że technologii przetwarzania węgla w energię, która będąc ekologiczną byłaby jednocześnie tania, na razie po prostu nie ma. - Musiałaby powstać podstawa regulacyjna z o wiele wyższą, stabilną ceną emisji, która pozwoliłaby na inwestycje przemysłowe w odpowiednią infrastrukturę - mówił AFP Nicolas Berghmans z Independent Instutute for Sustainable Development and International Relations (IDDRI).

- Technologie czystego węgla zaczęły osiągać dojrzałość i stają się opłacalne pod warunkiem, że CO2 jest przetwarzane na przykład na metanol, kleje czy żywice. Ważnym elementem jest też zastosowanie ogniw paliwowych podwyższających sprawność całego układu - mówi Tomoho Umeda, przewodniczący Komitetu technologii wodorowych Krajowej Izby Gospodarczej. Jako przykład Umeda podaje Japonię, gdzie do 2035 r. ma powstać 15 nowych bloków węglowych, które docelowo mają być zeroemisyjne. - W przypadku dotychczasowych instalacji, takie rozwiązania nigdy nie byłyby jednak opłacalne - dodaje Tomoho Umeda.

W tym kontekście, w słowie "zeroemisyjne" może jednak wprowadzać w błąd. - Spalanie węgla zawsze wiąże się z powstawaniem dwutlenku węgla, innej możliwości nie ma. W przypadku węgla możemy więc mówić, że może być czystszy, a nigdy nie będzie czysty - mówi prof. Ściążko. Zwraca uwagę na to, że poza kryterium emisyjności w grę wchodzi jeszcze jeden parametr, czyli opłacalność. Czy przetwarzanie CO2 rozwiązuje problem? Prof. Ściążko: - Emitujemy miliony ton dwutlenku węgla. Czy aż tyle potrzebujemy kleju albo żywic? Niekoniecznie. Nie da się całego CO2 sensownie zagospodarować.

Organizacje środowiskowe też są sceptyczne. Wśród elementów, na których skupia się ich krytyka jest m.in. ryzyko wycieku zmagazynowanego CO2. - Priorytetem publicznej pomocy finansowej musi być redukcja emisji gazów cieplarnianych u ich źródła - mówiła AFP Cecile Marchand z organizacji Friends of the Earth.

Na razie najbardziej obiecujące systemy zachwalane, jako czyste węglowo spalają ten surowiec szybciej niż konwencjonalne elektrownie wyciskając więcej energii z każdej tony paliwa. Według Światowego Stowarzyszenia Węglowego ich koszty są jednak o około 40 proc. wyższe niż zwykłych elektrowni. Problem tkwi także w tym, że emisja CO2 przy takich rozwiązaniach jest zaledwie o 25 do 35 proc. niższa niż w tradycyjnych elektrowniach.

Międzynarodowa Agencja Energii szacuje, że w 2020 r. udało się wychwycić 40 mln ton CO2 w 21 przystosowanych do tego obiektach na świecie. To ułamek całkowitej emisji dwutlenku węgla, szanowanej na 51 mld ton.

Na przeciwnym biegunie znajduje się energia odnawialna. Przejście na nią w stu procentach brzmi świetnie, ale jest - przynajmniej na razie - tak samo nierealne, jak stuprocentowe odejście od paliw kopalnych. I dokładnie tak samo, jak przeszkody technologiczne uniemożliwiają tanie przetwarzanie węgla w sposób przyjazny dla klimatu, tak ułomności technologii stoją na drodze do całkowitego przejścia na OZE.

Problem tkwi w tym, że słońce i wiatr wciąż nie są stabilnymi źródłami energii. Rentowność sieci elektroenergetycznej, w której przetwarzana byłaby pozyskana z nich energia, zależeć będzie w dużej mierze od tanich sposobów magazynowania jej. Wciąż ich jednak jeszcze nie ma. Joshua Goldstein i Staffan Qvist w książce "Energia dla klimatu" wyliczyli, że obecnie, gdy codziennie zużywa się 68 TWh energii elektrycznej, inwestycja w akumulatory do magazynowania energii tylko na jeden dzień, przekroczyłaby 20 bln dol., co stanowi około jednej czwartej działalności gospodarczej na świecie w ciągu roku.

Unia Europejska w nowym budżecie stawia na ustabilizowanie źródeł energii odnawialnej. Na same technologie wodorowe przeznaczyła 430 mld euro. Co ważne, także technologie węglowe, które będą zeroemisyjne, mają być uznane za "zielone".