Szén-dioxid: lehet-e hasznos egy üvegházhatású gáz?
Klímagyilkos vagy környezetbarát a szén-dioxid, esetleg mindkettő? A démonizált gáznak számos haszna van: az élelmiszeriparban, az egészségügyben, a mezőgazdaságban és számos más iparágban nélkülözhetetlen alapanyag, ehhez pedig valahogy hozzá is kell jutni – Magyarország pedig igazi nagyhatalom. És már az sincs messze, hogy egyenesen a fosszilis erőművekből, vagy épp a légkörből válasszuk le a szén-dioxidot, amivel elérhetővé válna a hőn áhított klímasemlegesség.
A klímatudatosság korában egyre több szó esik a közbeszédben a szén-dioxidról (CO2), általában negatív felhanggal. Bár az emberi tevékenység által felgyorsított globális felmelegedésben tényleg döntő szerepe van ennek az üvegházhatású gáznak, ez elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok égetésére vonatkozik. Azonban a szén-dioxid számos iparágban, sőt még a környezetvédelemben is nélkülözhetetlen alapanyag, ezért nem is célszerű démonizálni.
Hogyan lehet a szén-dioxid egyszerre a környezet barátja és ellensége?
A földi élet lehetőségének megteremtésében és fenntartásában kiemelt szerepe van a bolygó üvegházhatásának – ez az a folyamat, amely lehetővé teszi, hogy a Nap fénye átjusson a Föld légkörén, de közben megakadályozza, hogy annak hője a bolygó felszínéről teljes mértékben visszajusson az űrbe. A hőmérsékleti sugárzás egy részét a légkörben található üvegházhatású gázok (vízgőz, szén-dioxid, metán, dinitrogén-oxid, ózon) nyelik el, így a felszíni és az alsó légköri hőmérséklet megemelkedik. E gázok nélkül a Föld átlaghőmérséklete a jelenlegi +15 helyett −18 Celsius-fok körül lenne, ellehetetlenítve az életet.
Mivel az emberi tevékenység miatti összes üvegházhatású gáz-kibocsátás közel 80 százalékát a szén-dioxid adja, erre érdemes a leginkább figyelni: míg a légköri CO2-koncentráció az elmúlt tízezer évben 260 és 280 ppm között mozgott, és csak az iparosodás kezdete (1750) óta emelkedik meredeken, idén már a 420 ppm-es értéket is elérte. Ez is szerepet játszik abban, hogy 1850 óta mintegy 1,2 Celsius fokkal emelkedett a Föld átlaghőmérséklete.
|
A kibocsátások 44,3 százalékáért az energiaipar, 22,4 százalékáért más iparágak, 23,4 százalékáért a közlekedés, 9,8 százalékáért pedig a lakó- és egyéb épületek feleltek. A légkörbe kerülő szén-dioxid elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok (kőolaj, földgáz, kőszén) elégetése révén keletkezik, de a kibocsátásokban nem elhanyagolható szerepe van a cementgyártásnak is. |
A szén-dioxid mint hasznos gáz
Ugyanakkor a szén-dioxid megítélését nem kizárólag a kibocsátása határozza meg, hiszen a különböző halmazállapotai nyújtotta előnyös tulajdonságainak köszönhetően számos területen hasznosítják – globálisan körülbelül 230 millió tonna szén-dioxidot használnak fel minden évben. Az élelmiszeriparban több fronton is jelen van: a szénsavas italok előállításánál alapvető segédanyag, a védőgázas csomagolások összetevőjeként a felvágottak vagy a sajtok tartósságát biztosítja, míg szilárd állapotában, vagyis szárazjégként élelmiszerek fagyasztására, hűtésére és szállítására is használják. Emellett az egészségügyben, tűzoltó készülékek gyártásánál, hegesztésnél védőgázként, szárazjégként pedig felületek tisztítására is felhasználják, míg a műtrágyagyártásban a karbamid előállításához szükséges.
Mindennapi életünkben a szén-dioxid-alkalmazások többségének igen pozitív hatásai vannak, sőt gyakran kifejezetten környezetbarát alternatívát kínálnak, például a lúgos ipari szennyvizek semlegesítésére, és az uszodavizek optimális pH-értékének beállítására a veszélyes ásányi savak használatával szemben.
Mikor lép fel CO2-hiány?
Több nyugati országban meglehetősen sérülékeny a szén-dioxid ellátási lánca, 2018 nyarán például néhány vegyipari üzem leállása miatt alakult ki komoly CO2-hiány Nyugat-Európában, ami káoszt okozott az élelmiszeriparban (hiszen a nyári melegben a szénsavas italok is jobban fogynak, és a hűtésre is nagyobb szükség van), de attól nem kell félni, hogy Magyarország szén-dioxid nélkül maradna. A Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat 2017-es adatai szerint a föld alatt húzódó hazai szén-dioxid-vagyon 44,8 milliárd köbméter, amiből 28,1 milliárd köbméter a kitermelhető mennyiség.
Magyarország egyik piacvezető iparigáz-gyártója, a Messer Hungarogáz Kft. a térség megnövekedett CO2-igényére reagálva az elmúlt években megháromszorozta eredeti termelését a Sárvár melletti Ölbőn található szén-dioxid-üzemében, ahol így már évi 125 ezer tonna szén-dioxid előállítására van kapacitás. Ráadásul a Messer Magyarországon természetes eredetű, nagy tisztaságú nyers gázt hasznosít, ami nem függ a vegyipari üzemek termelési ütemétől, így rugalmasan tud igazodni a nyáron rendszeresen megugró nagyobb igényhez.
Honnan jön a szén-dioxid, honnan jöhet még, és hol tároljuk?
"Bár a szén-dioxid a légkörben is megtalálható, a hasznosításra kerülő tiszta gáz nyersanyagát nem az atmoszférából nyerik ki" - mondja Bohner Zsolt, a Messer Hungarogáz Kft. ügyvezető igazgatója. "Tiszta szén-dioxid nagy mennyiségben alapvetően kétféle módszerrel állítható elő: bányászati módszerekkel a föld alatti természetes CO2-forrásokból, ahogy a fenti példában is Ölbőn, valamint a különböző ipari folyamatok melléktermékeként keletkezett, magas szén-dioxid-tartalmú hulladékgáz leválasztásával, tisztításával és újrahasznosításával" - folytatja a szakértő. Az Európában hasznosított szén-dioxid több mint 80 százalékát hulladékgázokból nyerik ki, olyan vegyipari létesítmények mellé telepített CO2-tisztító üzemekben, ahol ammóniát, etilén-oxidot vagy metánt állítanak elő. Így lehetséges, hogy ha maga a vegyipari üzem leáll, a mellé telepített szén-dioxidtermelő üzem működése is akadályozott, hiányt idézve elő a piacon. Magyarországon a szerencsés geológiai adottságnak köszönhetően kizárólag természetes eredetű nyersgázt hasznosítanak, így ellátási hiány nemigen fordulhat elő. Továbbá ez a nyersanyag eleve nem tartalmazza a káros, vegyipari eredetű szennyeződéseket, így a tisztításkor ezekkel nem kell számolni.
|
A vízhez hasonlóan a szén-dioxid is előfordul szilárd, cseppfolyós, illetve gáz halmazállapotban: a föld alatti rétegekből gáz formájában nyerik ki, majd tisztítást követően magas nyomáson cseppfolyósítják, és ebben a formában szállítják és tárolják, hirtelen nyomáscsökkentéssel pedig előállítható a szén-dioxid szilárd formája, vagyis a szárazjég. |
Új technológiák a klímasemlegesség szolgálatában - A szén-dioxid leválasztás lehet a megoldás?
A hőn áhított klímasemlegesség eléréséhez azonban új megoldásokra is szükség lesz a szén-dioxid előállításához. Az úgynevezett CCS (szén-dioxid-leválasztási, tárolási és hasznosítási) technológiák ötlete nem új, de sokáig túl költségesnek tartották, mígnem az elmúlt években számos innovációval – és olyan befektetők megjelenésével, mint Bill Gates vagy Elon Musk – sikerült egyre gazdaságosabbá tenni a leválasztási folyamatot. Ez azért is jó hír, mert Magyarország Nemzeti tiszta fejlődési stratégiája szerint a CCS-technológiák széleskörű alkalmazása nélkül a klímasemlegesség nem lesz megvalósítható.
A CCS-technológiák segítségével lényegesen csökkenthető lenne a légkörbe juttatott szén-dioxid mennyisége, ugyanis a megoldást közvetlenül a fosszilis- vagy biomassza erőművekben, illetve jelentős kibocsátású ipari üzemekben alkalmaznák, az itt keletkező füstgázból leválasztott CO2-t pedig megfelelő geológiai formációkban tárolnák, vagy újrahasznosítanák, például metanol gyártására. A magyarországi szénhidrogén-tárolókban mintegy 97 millió tonna szén-dioxid elzárására lenne lehetőség, de a bányászati hivatal adatai szerint potenciálisan további 750 millió tonna CO2 juttatható a mélyen a föld alatt fekvő, sósvizes geológiai formációkba. Ezzel az ország éves kibocsátásának (2020-ban 45,5 millió tonna) több mint 18-szorosát tudnánk eltárolni, amire persze nem is lenne szükség, hiszen már évi 5-10 millió tonna leválasztása, tárolása vagy újrahasznosítása jelentősen segítené a klímasemlegesség elérését.
Jelentősen javítható a CCS hatékonysága, ha egy másik új technológiát, a Direct Air Capture-t (DAC) is bevetik mellé: az amerikai Carbon Clean és a kanadai Carbon Engineering nevű cégek által jegyzett megoldás közvetlenül a levegőből választja le a szén-dioxidot, méghozzá úgy, hogy a levegőt speciális szűrőkön engedik át, kémiailag megkötve annak szén-dioxid-tartalmát. Ennek a megoldásnak egyelőre az a költséges része, amikor a szén-dioxidot kötő reagensből el kell távolítani a CO2-t – ezt később szintén tárolás vagy újrahasznosítás követi. 2011-ben azt jósolták, hogy akkor lehetnek költséghatékonyak ezek a technológiák, ha az uniós szén-dioxid-kvóta ára 30–50 euró környékén lesz, és idén ez meg is valósult: a tavaly november óta folyamatosan felívelő, akkor 22 eurós árfolyam májusban érte el az 50-et, amit azóta már túl is lépett.
Amerikai kutatók idén januárban tették közzé azt a tanulmányt, amelyben kiszámolták, állami támogatásokkal és a jelenleg elérhető megújuló erőforrások használatával milyen gyorsan lehetne kiépíteni egy olyan leválasztó-hálózatot, amelynek a kiterjedtsége is reális, de már valamilyen érezhető hatása is lenne. Mint írták, a globális GDP 1-2 százalékának megfelelő összeg befektetésével 2050-re valószínűleg létre lehetne hozni egy olyan hálózatot, amely évente 2,3 gigatonna szén-dioxidot lenne képes eltávolítani a légkörből. Bár ez még mindig csak a töredéke annak, amilyen ütemben jelenleg szennyezzük a légkört, de így is körülbelül 400-szor nagyobb a ma leválasztott CO2-mennyiségnél. A párizsi klímaegyezmény céljának eléréséhez azonban évi 5–9 gigatonna szén-dioxidot kellene elvonni a légkörből 2050-ig, amit a kutatók szerint a leválasztó üzemek felállítása mellett erdők telepítésével és a vizenyős területek védelmével lehet megcélozni.
A CO2-leválasztási technológiák szabályozása meglepően korán elkezdődött az Európai Unióban: a CCS-irányelvet már 2009-ben aláírták. A dokumentum célja a technológia környezetvédelmi szempontból biztonságos alkalmazásának elősegítése a tagállamokban, valamint a szén-dioxid geológiai tárolása előtt álló jogi korlátok felszámolása. Magyarországon ennek megfelelően már 2012-től kezdve a CCS-irányelvben megfogalmazott előírások szerint zajlanak a kutatások, és ahogy az egy idén júliusban tartott CCS-workshopon kiderült, már több érintett magyar cég a megvalósítás útjára lépett, a MOL pedig már az ipari méretű alkalmazást készíti elő, ugyanis a cég a CCS-en keresztül képzeli el a karbonsemlegessé válást.
Az oldalon elhelyezett tartalom a Messer Hungarogáz Kft. megbízásából a HVG BrandLab közreműködésével jött létre. A tartalom előállításában a hvg.hu és a HVG hetilap szerkesztősége nem vett részt.
Soha nem fogyott még ennyi belőle: de mire használja az ipar a nitrogént?
A Covid-időszakban sok szó esett az oxigénről mint a koronavírusos betegek légzéstámogatásához nélkülözhetetlen gázról, újabban pedig a hidrogénről mint a jövő új, nagy lehetőségeket rejtő energiahordozójáról. De mi a helyzet a nitrogénnel? Miért ez a legnagyobb mennyiségben felhasznált gáz az iparban? Mi áll a megnövekedett felhasználás hátterében, és egyáltalán honnan nyerjük ki a nitrogént?
