การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน

Question: มีกี่ประเทศทั่วโลกใช้การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน?


การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน หรือ (English: Carbon Capture and Storage (CCS)) (หรือ การดักจับและการแยกเก็บคาร์บอน (English: carbon capture and sequestration)) เป็นกระบวนการของการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่เป็นของเสียจากแหล่งกำเนิดขนาดใหญ่เช่นโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล จากนั้นทำการขนส่งไปยังสถานที่จัดเก็บและเก็บกักมันไว้ในสถานที่ที่มันจะไม่สามารถกลับเข้าสู่บรรยากาศได้ สถานที่ดังกล่าวปกติมักจะเป็นโพรงทางธรณีวิทยา (English: geological formation) ที่อยู่ใต้ดิน จุดมุ่งหมายคือการป้องกันไม่ให้มีการปล่อย CO2 ในปริมาณมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ (จากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ) มันเป็นมาตรการที่มีศักยภาพเพื่อการบรรเทาการมีส่วนร่วมของการปล่อยก๊าซจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน[1] และการเป็นกรดของมหาสมุทร[2] แม้ว่า CO2 ได้ถูกฉีดเข้าไปในโพรงทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายทศวรรษมาแล้วก็ตามเพื่อวัตถุประสงค์หลายอย่าง รวมทั้งเพื่อการสูบน้ำมันดิบอย่างก้าวหน้า (English: enhanced oil recovery (EOR)), การจัดเก็บ CO2 ระยะยาวก็ยังเป็นแนวคิดที่ค่อนข้างใหม่ ตัวอย่างในเชิงพาณิชย์ครั้งแรกเป็นของโครงการ Weyburn ในปี 2000[3] ตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ โรงไฟฟ้า SaskPower ในโครงการ Boundary Dam และโรงไฟฟ้ามิสซิสซิปปี ในโครงการ Kemper นอกจากนี้ 'CCS' ยังสามารถนำมาใช้เพื่อฟอก (English: scrubbing) ก๊าซ CO2 จากอากาศโดยรอบในฐานะที่เป็นเทคนิควิศวกรรมสภาพภูมิอากาศ (English: climate engineering technique)
โรงไฟฟ้​​าที่มี CCS ขนาดนำร่องแบบบูรณาการจะเริ่มดำเนินงานในเดือนกันยายน 2008 ในโรงไฟฟ้า Schwarze Pumpe ของเยอรมันตะวันออกที่ดำเนินการโดยบริษัทสาธารณูปโภค Vattenfall ในความหวังเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของ CCS ที่จะนำไปใช้กับโรงไฟฟ้​​าแบบทั่วไปสมัยใหม่ มัน​​สามารถลดการปล่อย CO2 เข้าสู่ชั้นบรรยากาศลงประมาณ 80-90% เมื่อเทียบกับโรงงานที่ไม่มี CCS[4] IPCC ประเมินว่าศักยภาพทางเศรษฐกิจของ CCS จะอยู่ระหว่าง 10% ถึง 55% ของความพยายามบรรเทาผลกระทบคาร์บอนทั้งหมดจนถึงปี 2100[4]
การดักจับและการบีบอัด CO2 อาจเพิ่มการใช้เชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ติดตั้ง CCS ประมาณ 25-40%[4] ค่าใช้จ่ายของความต้องการเหล่านี้และของระบบอื่น ๆ คาดว่าจะไปเพิ่มค่ากระแสไฟฟ้าประมาณ 21-91% สำหรับโรงไฟฟ้าที่สร้างตามวัตถุประสงค์นี้[4] การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้กับโรงงานที่มีอยู่จะมีราคาแพงมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าพวกมันอยู่ห่างไกลจากสถานที่จัดเก็บ รายงานอุตสาหกรรมล่าสุดแนะนำว่าด้วยการวิจัย การพัฒนาและการวางระบบใช้งาน (English: research, development and deployment (RD&D)) ที่ประสบความสำเร็จ, การผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินที่มีการแยกเก็บ CO2 ในปี 2025 อาจมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินที่ไม่มีการแยกเก็บในวันนี้[5]
การจัดเก็บ CO2 เป็นได้ทั้งในโพรงลึกทางธรณีวิทยาหรือในรูปแบบของแร่คาร์บอเนต การจัดเก็บในทะเลลึกจะพิจารณาว่าเป็นไปไม่ได้อีกต่อไปเพราะมันเป็นการเพิ่มปัญหาขึ้นอย่างมากด้วยการเป็นกรดของมหาสมุทร[6] โพรงทางธรณีวิทยาได้รับการพิจารณาในขณะนี้ว่าเป็นสถานที่แยกเก็บก๊าซที่ให้ความหวังมากที่สุด ห้องปฏิบัติการทางเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (NETL) รายงานว่าทวีปอเมริกาเหนือมีความจุของการจัดเก็บมากพอสำหรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมูลค่าการผลิตตามอัตราในปัจจุบันถึงกว่า 900 ปี[7] ปัญหาทั่วไปก็คือการคาดการณ์ในระยะยาวเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัยของการจัดเก็บใต้ทะเลลึกหรือใต้ดินเป็นเรื่องยากมากและมีความไม่แน่นอน และยังคงมีความเสี่ยงที่ CO2 อาจจะรั่วไหลออกสู่ชั้นบรรยากาศ[8]
การดักจับ
บทความหลัก: ตัวฟอกคาร์บอนไดออกไซด์, การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศและถ่านหินสะอาด
การดักจับ CO2 น่าจะมีประสิทธิภาพมากที่สุดในจุดที่เป็นแหล่งกำเนิด เช่นโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิลขนาดใหญ่หรือโรงไฟฟ้าพลังงานชีวมวล หรือโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการปล่อย CO2 เป็นหลัก หรือในกระบวนการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ หรือโรงงานผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ((English: Synthetic fuel (synfuel)) หมายถึงเชื้อเพลิงเหลว หรือบางครั้งเป็นก๊าซ ที่ได้มาจากก๊าซสังเคราะห์ กับส่วนผสมของคาร์บอนมอน็อกไซด์และไฮโดรเจน ก๊าซสังเคราะห์จะได้มาจากกระบวนการเปลี่ยนของแข็งเช่นถ่านหินหรือชีวมวลให้เป็นก๊าซ หรือจากการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ)และโรงงานผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล การสกัด(หรือการกู้คืน) CO2 จากอากาศก็เป็นไปได้ แต่ไม่ได้ในทางปฏิบัติอย่างมาก ความเข้มข้นของ CO2 จะลดลงอย่างรวดเร็วถ้าไกลออกไปจากแหล่งกำเนิด ความเข้มข้นที่ต่ำลงจะไปเพิ่มปริมาณการไหลของมวลอากาศที่จะต้องทำการดักจับ (ต่อตันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สกัดได้)[9]
CO2 เข้มข้นที่ได้จากการเผาไหม้ถ่านหินในออกซิเจนจะค่อนข้างบริสุทธิ์ และสามารถเข้าสู่การแปรรูปได้โดยตรง สิ่งสกปรกในสายธาร CO2 อาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อพฤติกรรมของขั้นตอนของพวกมันและอาจก่อให้เกิดภัยคุกคามที่สำคัญต่อการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้นของท่อและวัสดุที่ทำบ่อ[10] ในกรณีที่สิ่งสกปรกมี CO2 ปนอยู่และโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการดักจับอากาศ กระบวนการฟอก (English: scrubbing process) จะต้องนำมาใช้[11]
สิ่งมีชีวิตที่ผลิตเอทานอลโดยการหมักจะสร้าง CO2 ที่เย็นและบริสุทธิ์เป็นหลักจะสามารถถูกสูบไปเก็บไว้ใต้ดินได้[12] การหมักจะผลิต CO2 น้อยกว่าเอทานอลโดยน้ำหนักเพียงเล็กน้อย
อย่างกว้างๆ มีเทคโนโลยีสำหรับการฟอกอยู่สามประเภทที่แตกต่างกัน ได้แก่: หลังการเผาไหม้, ก่อนการเผาไหม้และการเผาไหม้แบบ oxyfuel
ใน'การดักจับแบบหลังการเผาไหม้' CO2 จะถูกกำจัดออกหลังจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล - การดำเนินการแบบนี้จะนำไปใช้กับโรงไฟฟ้าที่เผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ในโรงไฟฟ้าดังกล่าวก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกดักจับจากก๊าซที่ปล่องควัน (English: flue gas) ที่โรงไฟฟ้าหรือจากแหล่งที่มาขนาดใหญ่อื่น ๆ เทคโนโลยีนี้เป็นที่เข้าใจกันดีและขณะนี้ถูกนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมอื่น ๆ แม้ว่าจะไม่ได้อยู่ในระดับเดียวกันกับที่ใช้กับโรงไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์
เทคโนโลยีสำหรับ'ก่อนการเผาไหม้'ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานผลิตปุ๋ยเคมี ผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (H2, CH4) และการผลิตไฟฟ้า[13] ในกรณีเหล่านี้ เชื้อเพลิงฟอสซิลจะถูกออกซิไดซ์บางส่วน เช่นในเครื่องเปลี่ยนเป็นก๊าซ (English: gasifier) ก๊าซสังเคราะห์ (English: syngas) (CO และ H2) ที่ได้จะถูกเลื่อน (English: Water gas shift reaction (shifted)) ให้เป็น CO2 และ H2. CO2 ที่ได้นี้จะถูกดักจับจากกระแสไอเสียที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ ส่วน H2 ตอนนี้ก็สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกำจัดออกก่อนที่การเผาไหม้จะเกิดขึ้น มีหลายข้อดีและข้อเสียเมื่อเทียบกับการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แบบหลังการเผาใหม้ที่ใช้กันทั่วไป[14][15] CO2 สามารถถูกกำจัดออกหลังจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ก่อนที่ก๊าซจะขยายไปสู่​​ความดันบรรยากาศ วิธีการนี​​้จะนำไปใช้กับโรงไฟฟ้าที่เผาเชื้อเพลิงฟอสซิลสร้างใหม่หรือโรงไฟฟ้าที่มีอยู่เดิมแต่วิธีการจ่ายเชื้อเพลิงยังเป็นตัวเลือก การดักจับก่อนการขยายตัว เช่นจากก๊าซแรงดันสูงเป็นมาตรฐานในเกือบทุกกระบวนการจับ CO2 ทางอุตสาหกรรมในระดับเดียวกับที่ใช้ในโรงไฟฟ้​​าสาธารณูปโภค[16][17]
ใน'การเผาไหม้แบบ oxy-fuel'[18] เชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้ในออกซิเจนแทนที่จะเป็นอากาศ เพื่อจำกัดอุณหภูมิของเปลวไฟที่เกิดขึ้นให้อยู่ในระดับที่พบทั่วไปในระหว่างการเผาไหม้ธรรมดา ก๊าซปล่องควันที่ถูกทำให้เย็นลงจะหมุนเวียนและถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ ก๊าซปล่องควันจะประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำเป็นส่วนใหญ่ ไอน้ำจะถูกควบแน่นโดยการทำให้เย็น ผลที่ได้คือกระแสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกือบจะบริสุทธิ์ที่สามารถเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่จัดเก็บและจะถูกเก็บเอาไว้ โรงไฟฟ้​​าที่มีกระบวนการที่ขึ้นอยู่กับการเผาไหม้แบบ oxyfuel บางครั้งจะถูกเรียกว่ามีวัฏจักร "การปล่อยเป็นศูนย์" เพราะ CO2 ที่เก็บเอาไว้ไม่ได้เป็นส่วนย่อยที่ถูกกำจัดออกจากกระแสก๊าซปล่องควัน (อย่างเช่นในกรณีของการดักจับก่อนและหลังการเผาไหม้) แต่มันเป็นตัวกระแสก๊าซปล่องควันเอง ส่วนย่อยที่แน่นอนของ CO2 ที่เกิดขึ้นในระหว่างการเผาไหม้จะจบลงอย่างไม่มีทางหลีกเลี่ยงได้ในน้ำที่ควบแน่น ในการที่จะรับประกันป้ายที่แจ้งว่า "การปล่อยเป็นศูนย์" น้ำจะต้องได้รับการบำบัดหรือกำจัดอย่างเหมาะสม เทคนิคมีแนวโน้มที่ดี แต่ขั้นตอนการแยกอากาศในช่วงเริ่มต้นมีความต้องการพลังงานมาก
อีกวิธีหนึ่งที่อยู่ระหว่างการพัฒนาคือการเผาไหม้สารเคมีวนลูป (English: chemical looping combustion (CLC)) การวนลูปทางเคมีจะใช้โลหะออกไซด์เป็นตัวขนส่งออกซิเจนแข็ง อนุภาคโลหะออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงแข็งหรือเหลวหรือก๊าซใน'ห้องเผาไหม้ที่ทำเป็นเตียงของไหล' (English: fluidized bed combustor) เพื่อผลิตอนุภาคโลหะที่เป็นของแข็งและส่วนผสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับไอน้ำ ไอน้ำจะถูกควบแน่น จนได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ซึ่งจากนั้นจะสามารถนำไปแยกเก็บได้ อนุภาคโลหะแข็งจะถูกหมุนเวียนไปยังอีกเตียงของไหลหนึ่งที่พวกมันจะทำปฏิกิริยากับอากาศ, ผลิตความร้อนออกมาและสร้างอนุภาคโลหะออกไซด์ขึ้นใหม่ที่ถูกหมุนเวียนเข้าไปใหม่ที่ห้องเผาไหม้ที่ทำเป็นเตียงของไหล การแปรเปลี่ยนของการวนลูปทางเคมีเป็นการวนลูปแคลเ​​ซียมซึ่งใช้การคาร์บอเนชั่นแบบสลับแล้วทำ calcination กับตัวขนส่งที่ทำจากแคลเซียมออกไซด์ตามวิธีการของการดักจับ CO2[19]
มีข้อเสนอทางวิศวกรรมไม่มากในการดักจับ CO2 โดยตรงจากอากาศ ซึ่งยากมากขึ้น แต่งานในลักษณะนี้ยังอยู่ในวัยเยาว์ ค่าใช้จ่ายในการดักจับนั้นคาดว่าจะสูงกว่าดักจับจากแหล่งกำเนิด แต่อาจจะเป็นไปได้ในการจัดการกับก๊าซที่ปล่อยจากแหล่งผลิตเช่นรถยนต์และอากาศยาน[20] ในทางทฤษฎีแล้วพลังงานที่จำเป็นสำหรับการดักจับทางอากาศมีมากกว่าการดักจับจากแหล่งกำเนิดเพียงเล็กน้อย ค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นจะมาจากอุปกรณ์ที่ใช้การไหลของอากาศตามธรรมชาติ เทคโนโลยีการวิจัยทั่วโลกแสดงให้เห็นถึงต้นแบบขั้นต้นของเทคโนโลยีการดักจับทางอากาศในปี 2007[21]
การกำจัด CO2 จากบรรยากาศเป็นรูปแบบของวิศวกรรมสภาพภูมิอากาศโดยการฟื้นฟูก๊าซเรือนกระจก บางรายงานของสื่อ ได้แนะนำว่าเทคนิคประเภทนี้ ถ้าใช้คู่กับเทคโนโลยีการกักเก็บคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพ อาจจะนำเสนอโซลูชั่นที่ครบวงจรให้กับภาวะโลกร้อน
มันเป็นเรื่องปกติท​​ี่จะเห็นเทคนิคดังกล่าวที่นำเสนอสำหรับการดักจับอากาศมากกว่าสำหรับการบำบัดก๊าซปล่องควัน การดักจับและการเก็บรักษาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มีการนำเสนอมากกว่าปกติให้กับโรงไฟฟ้าที่เผาไหม้ถ่านหินในออกซิเจนที่สกัดได้จากอากาศ ซึ่งหมายความว่า CO2 มีความเข้มข้นสูงและขั้นตอนการฟอกไม่จำเป็นต้องใช้ อ้างถึงศูนย์ทรัพยากรพลังงาน Wallula ในรัฐวอชิงตัน โดยการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นก๊าซ มันก็เป็นไปได้ที่จะดักจับประมาณ 65% ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ฝังอยู่ในถ่านหินนั้นและเก็บกักมันไว้ในรูปของแข็ง[22]
การขนส่ง
หลังจากที่ดักจับได้แล้ว CO2 จะต้องมีการเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่จัดเก็บที่เหมาะสม การขนส่งนี้จะกระทำโดยใช้ท่อ ซึ่งโดยทั่วไปรูปแบบของการขนส่งที่ถูกที่สุด ในปี 2008 มีประมาณ 5,800 กม. ของท่อขนส่ง CO2 ในสหรัฐอเมริกาที่ใช้ในการขนส่งก๊าซ CO2 ไปยังเขตการผลิตน้ำมันในที่ซึ่งมันจะถูกฉีดเข้าไปในทุ่งน้ำมันเก่าเพื่อสกัดน้ำมัน การฉีด CO2 เพื่อผลิตน้ำมันโดยทั่วไปจะถูกเรียกว่าการสูบน้ำมันอย่างก้าวหน้าหรือ ([Enhanced Oil Recovery (EOR)]error: {{lang-xx}}: text has italic markup (help)) นอกจากนี้ยังมีหลายโครงการนำร่องในขั้นตอนต่างๆเพื่อทดสอบการจัดเก็บในระยะยาวของ CO2 ในโพรงใต้ดินที่ไม่ใช่สำหรับการผลิตน้ำมัน
อ้างถึงสำนักบริการงานวิจัยของสภาสูง "มีคำถามสำคัญที่ยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับกฏระเบียบของเครือข่ายและการควบคุมทางเศรษฐกิจของระบบท่อขนส่ง, การชดเชยค่าใช้จ่ายด้านสาธารณูปโภค, การจำแนกกฎระเบียบของตัว CO2 เองและความปลอดภัยของระบบท่อ นอกจากนี้ เนื่องจากท่อขนส่ง CO2 สำหรับใช้ในการสูบน้ำมันอย่างก้าวหน้าได้อยู่ในการใช้งานแล้วในวันนี้ การตัดสินใจด้านนโยบายที่มีผลกระทบต่อระบบท่อขนส่ง CO2 จะกระทำการกับสิ่งเร่งด่วนที่ไม่เป็นที่รู้จักโดยส่วนมาก การจัดหมวดหมู่ของรัฐบาลกลางของ CO2 ที่เป็นทั้งสินค้าโภคภัณฑ์ (โดยสำนักการจัดการที่ดิน) และเป็นสารมลพิษ (โดยหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม) อาจสร้างความขัดแย้งทันที ซึ่งอาจจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขไม่แต่เพียงเพื่อประโยชน์ในการติดตั้งระบบ CCS ในอนาคต แต่ยังเพื่อให้มั่นใจว่า CCS ในอนาคตจะมีความสอดคล้องกับการดำเนินงานระบบท่อส่งก๊าซ CO2 ในวันนี้"[23][24]
เรือยังสามารถนำมาใช้สำหรับการขนส่งในกรณีที่การขนส่งทางท่อไม่สามารถทำได้ วิธีการเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในขณะนี้สำหรับการขนส่งก๊าซ CO2 สำหรับการใช้ในแอปฯอื่น ๆ
การกักเก็บ
บทความหลัก: การกักเก็บคาร์บอน
มีความคิดในรูปแบบต่าง ๆ สำหรับการจัดเก็บ CO2 อย่างถาวร รูปแบบเหล่านี้รวมถึงการจัดเก็บก๊าซในโพรงใต้ดินที่ก่อตัวทางธรณีวิทยาต่างๆในระดับลึก (รวมถึงโพรงบ่อเกลือและแหล่งเก็บก๊าซที่ก๊าซหมดแล้ว) และการจัดเก็บที่เป็นของแข็งโดยการนำ CO2 ไปทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะเพื่อผลิตคาร์บอเนตที่มีเสถียรภาพ
การจัดเก็บทางธรณีวิทยา
ยังเป็นที่รู้จักว่าเป็น<i data-parsoid='{"dsr":[18044,18071,2,2]}'>การจัดเก็บทางภูมิศาสตร์ (English: geo-sequestration) วิธีการนี​​้เกี่ยวข้องกับการฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยทั่วไปในรูปแบบของของเหลวสุดยอดวิกฤต (English: supercritical fluid) โดยตรงเข้าในโพรงที่ก่อตัวทางธรณีวิทยาใต้ดิน เช่นทุ่งน้ำมัน, ทุ่งก๊าซ, โพรงบ่อเกลือ, แนวชั้นหินถ่านหินที่ทำเป็นเหมืองไม่ได้ และโพรงบะซอลที่เต็มไปด้วยน้ำเกลือ กลไกกับดักทางกายภาพ (เช่นหินแข็งที่มีความซึมผ่านได้ต่ำ) และทางธรณีเคมีต่างๆจะป้องกันไม่ให้ก๊าซ CO2 จากการหลบหนีไปยังพื้นผิวด้านบน[25]
CO2 บางครั้งจะถูกฉีดเข้าไปในแหล่งน้ำมันที่ปริมาณลดลงเพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำมันในเทคนิคที่เรียกว่าการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า ประมาณ 30-50 ล้านเมตริกตันของ CO2 จะถูกฉีดเป็นประจำทุกปีในประเทศสหรัฐอเมริกาเข้าไปในแหล่งน้ำมันที่ลดลง[26] ตัวเลือกนี้เป็นที่น่าสนใจเพราะธรณีวิทยาของแหล่งไฮโดรคาร์บอนมีความเข้าใจกันโดยทั่วไปเป็นอย่างดีและค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บอาจมีการชดเชยบางส่วนได้จากการขายที่เพิ่มขึ้นของน้ำมันที่มีการสูบขึ้นมา[27] ​​ข้อเสียของแหล่งน้ำมันเก่าก็เนื่องมาจากกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ของพวกมันและปริมาณความจุที่จำกัดของพวกมัน เช่นเดียวกับความจริงที่ว่าการเผาไหม้ของน้ำมันที่กู้คืนมาได้จะชดเชยการลดลงในการปล่อย CO2 ได้อย่างมากหรือทั้งหมด[28]
แนวชั้นหินถ่านหินที่ทำเป็นเหมืองไม่ได้สามารถนำมาใช้ในการจัดเก็บ CO2 เพราะโมเลกุลของ CO2 จะติดไปกับพื้นผิวของถ่านหิน อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ทางเทคนิคจะขึ้นอยู่กับความซึมผ่านของแปลงถ่านหิน ในขั้นตอนของการดูดซึม ถ่านหินจะปล่อยก๊าซมีเทนที่ถูกดูดซึมไว้ก่อนหน้านี้และก๊าซมีเทนสามารถถูกกู้คืนได้ (ขบวนการกู้คืนมีเทนจากแปลงถ่านหินแบบก้าวหน้า) การขายก๊าซมีเทนสามารถใช้ในการชดเชยส่วนของค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บ CO2 อย่างไรก็ตาม การเผาไหม้ก๊าซมีเทนที่ได้จะลบล้างบางส่วนของประโยชน์ของการจัดเก็บ CO2 เดิม
โพรงน้ำเกลือจะมีน้ำเกลือแร่ธาตุสูง และมีการพิจารณาว่าไม่มีประโยชน์ต่อมนุษย์ ชั้นหินอุ้มน้ำเกลือจะนำมาใช้สำหรับการจัดเก็บของเสียสารเคมีในบางกรณี ข้อดีหลักของชั้นหินอุ้มน้ำเกลือเป็นปริมาณการจัดเก็บที่มีศักยภาพของพวกเขามีขนาดใหญ่และมันเกิดขึ้นทั่วไปของพวกมัน ข้อเสียที่สำคัญของชั้นหินอุ้มน้ำเกลือคือไม่ค่อยเป็นที่รู้จักกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับแหล่งน้ำมัน เพื่อให้ค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บที่ยอมรับ การสำรวจธรณีฟิสิกส์อาจถูกจำกัด ส่งผลให้เกิดความไม่แน่นอนเกี่ยวกับโครงสร้างชั้นหิน ซึ่งแตกต่างจากการจัดเก็บในแหล่งน้ำมันหรือแปลงถ่านหิน ไม่มีผลิตภัณฑ์ด้านข้างที่จะชดเชยค่าใช้จ่ายการจัดเก็บ การรั่วไหลของก๊าซ CO2 กลับเข้ามาในบรรยากาศอาจจะมีปัญหาในการจัดเก็บในชั้นหินอุ้มน้ำเกลือ อย่างไรก็ตาม การวิจัยในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่า 'กลไกการวางกับดัก' เช่นการวางกับดักแบบโครงสร้าง, การวางกับดักแบบส่วนย่อย, การวางกับดักแบบละลายได้และการวางกับดักแบบแร่จะสามารถทำให้ CO2 ที่อยู่ใต้ดินหมดความสามารถในการเคลื่อนที่และลดความเสี่ยงของการรั่วไหล[25]
การสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า
การสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า (English: Enhanced oil recovery (EOR)) เป็นคำทั่วไปสำหรับเทคนิคที่ใช้เพื่อเพิ่มปริมาณน้ำมันดิบที่สามารถสกัดได้จากทุ่งน้ำมัน ในการดักจับและกักเก็บคาร์บอนสำหรับกระบวนการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า (CCS EOR) นี้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกฉีดเข้าไปในทุ่งน้ำมันที่จะทำการสูบน้ำมันที่มักจะไม่เคยถูกสูบขึนมาโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิมที่ดีกว่า

การพัฒนาและการผลิตน้ำมันดิบในแหล่งเก็บน้ำมันของสหรัฐอเมริกามีสามขั้นตอนที่แตกต่างกัน ได้แก่การสูบ (English: recover) ขั้นประถม ขั้นที่สองและขั้นที่สาม (หรือขั้นก้าวหน้า) [29] ในระหว่างการสูบขั้นต้น เพียงประมาณร้อยละ 10 เท่านั้นของน้ำมันในแหล่งเก็บที่สามารถผลิตได้โดยทั่วไป เทคนิคการสูบขั้นที่สองสามารถยืดอายุการผลิตของแหล่งเก็บโดยทั่วไปโดยการฉีดน้ำหรือก๊าซเพื่อแทนที่น้ำมันและผลักมันไปยังหลุมเจาะการผลิต (English: production wellbore) ส่งผลให้ทำการสูบขึ้นมาได้ร้อยละ 20 ถึง 40 ของน้ำมันที่มีอยู่เดิมในแหล่งเก็บ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากน้ำมันที่ง่ายต่อการผลิตจากทุ่งน้ำมันสหรัฐมีอยู่มาก ผู้ผลิตได้พยายามกู้คืนหลายระดับที่ก้าวหน้าหรือใช้เทคนิคการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า (EOR) เพื่อเพิ่มโอกาสการผลิตให้ทำได้ถึงร้อยละ 30 ถึง 60 หรือมากกว่าของน้ำมันที่มีอยู่เดิมในแหล่งเก็บ[30]
ตัวอย่างหนึ่งของโครงการที่จะใช้ CCS EOR ก็คือโครงการ Kemper ในรัฐมิสซิสซิปปี้ เนื่องจากโครงการ Kemper อยู่ใกล้เคียงกับทุ่งน้ำมัน, ผลพลอยได้ที่เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังแหล่งน้ำมันที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อใช้ทำ EOR [31]
การจัดเก็บในมหาสมุทร
ในอดีต มีการแนะนำว่า CO2 สามารถกักเก็บไว้ในมหาสมุทรได้ แต่วิธีนี้มีแต่จะทำให้ความเป็นก​​รดของมหาสมุทรเลวร้ายมากขึ้น และเป็นการกระทำที่ผิดกฎหมายภายใต้กฎระเบียบเฉพาะ การจัดเก็บในมหาสมุทรถือเป็นสิ่งทีเป็นไปไม่ได้อีกต่อไป[6]
การจัดเก็บในรูปแร่
ในขั้นตอนนี้ CO2 จะมีปฏิกิริยาแบบ exothermic กับออกไซด์ของโลหะที่มีอยู่ ซึ่งจะผลิตสารคาร์บอเนตที่มีเสถียรภาพ (เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต และ magnesite) กระบวนการนี​​้จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นเวลาหลายปีและเป็นผู้รับผิดชอบต่อปริมาณจำนวนมากของหินปูนบนพื้นผิวของโลก ความคิดของการใช้ Olivine ได้รับการส่งเสริมจากนักธรณีเคมี ศาสตาจารย์ Schuiling[32] อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถทำให้เร็วขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น กับตัวเร่งปฏิกิริยา[33] หรือโดยการทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิและ/หรือแรงกดดันที่สูงหรือโดยการบำบัดแร่ธาตุล่วงหน้า แม้ว่าวิธีการนี้ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม  IPCC ประมาณการว่าโรงไฟฟ้​​าหนึ่งโรงที่ติดตั้ง CCS แบบการจัดเก็บในรูปแร่จะต้องการพลังงานมากกว่าโรงไฟฟ้​​าที่ไม่ได้ติดตั้ง CCS ถึง 60-180%[4]
เศรษฐศาสตร์ของการทำให้เป็นแร่คาร์บอเนทในตอนนี้กำลังถูกทดสอบในโครงการโรงไฟฟ้านำร่องครั้งแรกของโลกที่มีฐานอยู่ในนิวคาสเซิล, ออสเตรเลีย เทคนิคใหม่สำหรับการเปิดใช้งานและปฏิกิริยาของแร่ได้รับการพัฒนาโดยกลุ่ม GreenMag และมหาวิทยาลัยแห่งนิวคาสเซิลและได้รับการสนับสนุนทางการเงินโดยรัฐบาลแห่งนิวเซาธ์เวลส์และรัฐบาลออสเตรเลียที่จะเปิดดำเนินการในปี 2013[34]
ในปี 2009 มีรายงานว่านักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดพื้นที่ 6,000 ตารางไมล์ (16,000 กิโลเมตร2) ของโพรงหินในสหรัฐอเมริกาที่สามารถนำมาใช้ในการเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 500 เท่าของปริมาณที่สหรัฐปล่อยต่อปี[35] การศึกษาหนึ่งเกี่ยวกับการเก็บกักแร่ในสหรัฐอเมริกาชี้ว่า:

การกักเก็บคาร์บอนโดยให้ทำปฏิกิริยากับ Ca และ Mg ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ประกอบด้วยแร่ธาตุที่มี CO2 เพื่อก่อตัวเป็นสารคาร์บอเนตมีข้อได้เปรียบที่ไม่ซ้ำใครจำนวนมาก ที่ชัดเจนที่สุดได้แก่ความจริงที่ว่าสารคาร์บอเนตมีสภาวะพลังงานต่ำกว่า CO2 ซึ่งเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมการทำให้เป็นแร่คาร์บอเนตเป็นที่น่าพอใจแบบอุณหพลศาสตร์และเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ (เช่นทำให้หินผ่านสภาพดินฟ้าอากาศตลอดหลายช่วงเวลาทางธรณีวิทยา) ประการที่สองวัตถุดิบเช่นแร่ธาตุที่มีแมกนีเซียมมีความอุดมสมบูรณ์ ประการสุดท้ายคาร์บอเนตที่ผลิตได้มีความมั่นคงอย่างไม่สามารถถกเถียงได้และดังนั้นการปล่อย CO2 ซ้ำอีกครั้งสู่ชั้นบรรยากาศจึงไม่เป็นประเด็น อย่างไรก็ตาม เส้นทางของการทำให้เป็นคาร์บอเนตแบบธรรมดาจะเป็นไปได้ช้าภายใต้อุณหภูมิและความดันโดยรอบ ความท้าทายที่สำคัญที่มีการพูดถึงจากความพยายามแบบนี้ก็คือการระบุเส้นทางการทำให้เป็นคาร์บอเนตที่เป็นไปได้ด้านอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อมที่จะช่วยให้การเก็บกักในรูปของแร่ที่จะมีการดำเนินการที่มีความประหยัดที่ยอมรับได้[36]
ตารางต่อไปนี้แสดงออกไซด์ของโลหะหลักของเปลือกโลก ในทางทฤษฎีแล้ว มวลแร่ธาตุนี้สามารถที่จะสร้างเป็นคาร์บอเนตได้สูงสุดถึง 22%




หางแร่ของเหมืองอัลตราเมฟิก (English: ultramafic mine tailings) เป็นแหล่งพร้อมใช้งานของออกไซด์ของโลหะละเอียดที่สามารถทำหน้าที่เป็นที่ฝังคาร์บอนเทียมเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิในอุตสาหกรรมเหมืองแร่[37] การเร่งให้ทำการจัดเก็บ CO2 เฉื่อยโดยการทำแร่ให้เป็นคาร์บอเนตอาจจะประสบความสำเร็จผ่านกระบวนการจุลินทรีย์ที่ช่วยเพิ่มการสลายแร่ธาตุและการตกตะกอนคาร์บอเนต[38][39][40]
ความต้องการพลังงาน
ความต้องการพลังงานของกระบวนการจัดเก็บอาจมีนัยสำคัญ หนึ่งในเอกสารชี้ว่าการจัดเก็บจะบริโภคพลังงานถึงร้อยละ 25 ของกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าขนาด 600 เมกะวัตต์[41]
หลังจากที่เพิ่มการดักจับและการบีบอัด CO2 ความจุของโรงไฟฟ้​​าถ่านหินจะลดลงอยู่ที่ 457 เมกะวัตต์
การรั่วไหล

ความกังวลที่สำคัญกับ CCS คือว่าการรั่วไหลของ CO2 ที่ถูกเก็บไว้จะลดค่าของ CCS ในการเป็นตัวเลือกของการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศหรือไม่ สำหรับสถานที่จัดเก็บทางธรณีวิทยาที่ถูกเลือก, ได้รับการออกแบบและบริหารมาแล้วอย่างดี IPCC คาดการณ์ว่าความเสี่ยงทั้งหลายจะเปรียบเทียบได้เท่าเทียมกับพวกที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมไฮโดรคาร์บอนในปัจจุบัน[42] แม้ว่าบางคนอาจตั้งคำถามถึงสมมติฐานนี้ว่าเป็นการอ้างอิงที่ไม่มีหลักเกณฑ์ที่ขาดประสบการณ์ในการจัดเก็บระยะยาวเช่นนั้น[43][44] CO2 จะถูกขังอยู่เป็นล้าน ๆ ปีและถึงแม้ว่าจะมีการรั่วไหลเกิดขึ้นบ้างผ่านชั้นดินขึ้นไป สถานที่จัดเก็บที่ถูกเลือกไว้อย่างดีมีแนวโน้มที่จะเก็บกักได้มากกว่า 99% ของ CO2 ที่ฉีดลงไปได้มากกว่า 1000 ปี[45] การรั่วไหลผ่านท่อฉีดเป็นความเสี่ยงมากกว่าเสียอีก[46]
แม้ว่าท่อฉีดมักจะมีการป้องกันด้วยวาล์วที่ไ​​ม่ย้อนกลับเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซไหลกลับตอนไฟฟ้าดับก็ตาม มันยังคงมีความเสี่ยงที่ท่อสามารถฉีกขาดและรั่วเนื่องจากความดัน เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ Berkel en Rodenrijs ในเดือนธันวาคม 2008 เป็นตัวอย่างหนึ่งที่ปล่อย CO2 ปริมาณปานกลางจากท่อใต้สะพานส่งผลให้เกิดการเสียชีวิตของเป็ดบางตัวที่อาศัยอยู่ใต้นั้น[47] เพื่อที่จะวัดการรั่วไหลของคาร์บอนเนื่องจากอุบัติเหตุอย่างถูกต้องมากขึ้นและเพื่อลดความเสี่ยงจากการเสียชีวิตเนื่องจากการรั่วไหลชนิดนี้ มีการเสนอให้มีการติดตั้งเครื่องมือวัดการแจ้งเตือน CO2 รอบบริเวณโครงการ ความผิดปกติของระบบดับเพลิงอุตสาหกรรมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในคลังสินค้าขนาดใหญ่ทำให้มีการรั่วไหล CO2 ออกมาและประชาชน 14 รายทรุดตัวลงกับพื้นบนถนนสาธารณะใกล้เคียง การรั่วไหลของ CO2 จากเหมืองเกลือสามารถทำให้ประชาชนเสียชีวิตในรศมี 300 เมตร[48]
ในปี 1986 การรั่วไหลขนาดใหญ่ของ CO2 ที่ถูกเก็บกักไว้ตามธรรมชาติออกมาจากทะเลสาบ Nyos ในประเทศแคเมอรูน และทำให้ประชาชนหมดสติไป 1,700 คน ในขณะที่คาร์บอนได้รับการจัดเก็บตามธรรมชาติ บางคนชี้ไปที่เหตุการณ์ที่เป็นหลักฐานสำหรับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากภัยพิบัติของการเก็บกับคาร์บอนแบบเทียม[49] ภัยพิบัติที่ทะเลสาบ Nyos เป็นผลมาจากเหตุการณ์ภูเขาไฟที่ปล่อยออกมาทันทีมากถึงหนึ่งลูกบาศก์กิโลเมตรของก๊าซ CO2 จากบ่อของ CO2 ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติภายใต้ทะเลสาบในหุบเขาลึกแคบ ๆ  สถานที่ตั้งของบ่อ CO2 นี้ไม่ได้เป็นสถานที่ที่คนจะสามารถฉีดหรือจัเก็บ CO2 และบ่อนี้ไม่เป็นที่รู้จักหรือไม่ได้มีการตรวจสอบจนกระทั่งหลังการเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ
สำหรับการจัดเก็บในมหาสมุทร, การจัดเก็บ CO2 จะขึ้นอยู่กับความลึก  IPCC ประมาณว่าจะเหลือเพียง 30-85% ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกเก็บไว้จะถูกกักขังไว้หลังจาก 500 ปีที่ความลึก 1,000-3,000 เมตร การจัดเก็บแร่ไม่ได้พิจารณาถึงความเสี่ยงใด ๆ ที่เกิดจากการรั่วไหล IPCC แนะนำว่าข้อจำกัดควรกำหนดปริมาณการรั่วไหลที่สามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งการกำหนดเช่นนี้อาจตัดทิ้งการจัดเก็บในมหาสมุทรในการเป็นตัวเลือก
ในกรณีของมหาสมุทรลึก (ประมาณ 400 บาร์หรือ 40 เมกะปาสคาล, 280 K) การผสมระหว่างน้ำกับ CO2 (ลิตร) อยู่ในระดับต่ำ'มาก' (ในจุดที่การก่อเกิดคาร์บอเนต/การเปลี่ยนเป็นกรด เป็นอัตราที่มีขั้นตอนจำกัด) แต่การก่อตัวของไฮเดรตของน้ำกับ CO2 ซึ่งเป็นกลุ่มน้ำของแข็งที่ล้อมรอบ CO2 ขนิดหนึ่ง เกิดขึ้นได้ง่าย
เพื่อตรวจสอบให้มากขึ้นด้านความปลอดภัยของการเก็บกัก CO2, สามารถศึกษาได้จากแหล่งก๊าซธรรมชาติ Sleipner ของนอร์เวย์ เนื่องจากมันเป็นโรงไฟฟ้าที่เก่าแก่ที่สุดที่เก็บ CO2 ในระดับอุตสาหกรรม ตามการประเมินด้านสิ่งแวดล้อมของแหล่งก๊าซธรรมชาติซึ่งได้ทำการประเมินหลังจากสิบปีของการดำเนินงาน ผู้เขียนยืนยันว่า การเก็บกักใต้ดิน (English: geosequestration) ของ CO2 เป็นรูปแบบที่ชัดเจนที่สุดของการจัดเก็บ'ทางธรณีวิทยา'อย่างถาวรของ CO2:
ข้อมูลทางธรณีวิทยาที่มีจะแสดงการหายไปของเหตุการณ์เปลือกโลกที่สำคัญ (English: major tectonic events) หลังจากการสะสมทับถมของการก่อตัวที่ Utsira นอร์เวย์ [อ่างเก็บน้ำเกลือ] นี่ก็หมายความเป็นนัยว่าสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยามีความมั่นคงแบบธรณีวิทยาแปรสัณฐาน (English: tectonically stable) และเป็นสถานที่ที่เหมาะสมสำหรับการจัดเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การเป็นกับดักแบบสารละลายเป็นรูปแบบที่ถาวรและมีความปลอดภัยมากที่สุดในการจัดเก็บใต้พื้นธรณี[50]
ในเดือนมีนาคม 2009 บริษัท StatoilHydro เผยแพร่ผลการศึกษาที่แสดงให้เห็นถึงการแพร่กระจายอย่างช้า ๆ ของ CO2 ในโพรงกักเก็บหลังจากการดำเนินการมากว่า 10 ปี[51]
เฟสที่ 1 ของโครงการก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Weyburn-Midale ใน Weyburn, Saskatchewan แคนาดาได้กำหนดว่าโอกาสของการรั่วไหล CO2 ที่ถูกเก็บไว้จะไม่เกินร้อยละหนึ่งใน 5,000 ปี[52] อย่างไรก็ตาม ในรายงานเดือนมกราคม 2011 อ้างถึงหลักฐานของการรั่วไหลในผิวดินเหนือโครงการนั้น[53] รายงานนี้ถูกโต้แย้งอย่างมากโดยโครงการจัดเก็บและการตรวจสอบ CO2 ของ IEAGHG Weyburn-Midale ที่ได้เผยแพร่บทวิเคราะห์แปดหน้าของการศึกษาที่อ้างว่ามันไม่ได้แสดงให้เห็นถึงหลักฐานของการรั่วไหลจากแหล่งเก็บ[54]
ความรับผิดของการรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้นเป็นหนึ่งในอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดกับ CCS ขนาดใหญ่ เพื่อที่จะประเมินและลดภาระดังกล่าว การรั่วไหลของก๊าซที่เก็บไว้โดยเฉพาะอย่างยิ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศอาจถูกตรวจพบโดยการตรวจวัดก๊าซในชั้นบรรยากาศและสามารถวัดปริมาณได้โดยตรงโดยการวัดฟลักซ์แปรปรวน (English: eddy covariance flux)[55][56][57]
การรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์-การดักจับคาร์บอนและการใช้ประโยชน์ (CCU)
บทความหลัก: เชื้อเพลิงไม่ปล่อยคาร์บอน
การรีไซเคิล CO2 อาจตอบสนองต่อความท้าทายระดับโลกของการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญยิ่งจากตัวปล่อย (ด้านอุตสาหกรรม) ที่อยู่กับที่ในระยะใกล้และระยะกลาง  แต่มักจะถือว่าเป็นหมวดหมู่เทคโนโลยีที่แตกต่างไปจาก CCS[58] เทคโนโลยีที่อยู่ระหว่างการพัฒนาเช่นการสังเคราะห์สาหร่ายเพื่อใช้เป็น CCS แบบชึวภาพ (English: Bio CCS Algal Synthesis)[59] ซึ่งจะใช้ CO2 ก่อนเข้าปล่องควัน (เช่นจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน) เป็นวัตถุดิบที่เป็นประโยชน์ต่อการผลิตสาหร่ายที่อุดมไปด้วยน้ำมันในเยื่อหุ้มเซลล์แสงอาทิตย์ในการผลิตน้ำมันสำหรับพลาสติกและเชื้อเพลิงเพื่อการขนส่ง (รวมทั้งเชื้อเพลิงเครื่องบิน) และวัตถุดิบที่มีคุณค่าทางโภชนาการสำหรับการผลิตสัตว์ในฟาร์ม[59]  CO2 และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ที่ถูกจับได้จะถูกฉีดเข้าไปในเนื้อเยื่อที่ประกอบด้วยน้ำเสียและสายพันธุ์ของสาหร่ายร่วมกับแสงแดดหรือแสงยูวีทำให้เกิดชีวมวลที่อุดมไปด้วยน้ำมันที่จะขยายตัวเป็นสองเท่าทุก 24 ชั่วโมง
กระบวนการสังเคราะห์สาหร่ายเพื่อใช้เป็น CCS แบบชึวภาพจะขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์แสงทางวิทยาศาสตร์ของโลก เทคโนโลยีนี้สามารถปรับปรุงภายหลังได้ทั้งหมดและเกิดขึ้นพร้อมกับตัวปล่อยก๊าซและเงินทุนอาจให้ผลตอบแทนการลงทุนเนื่องจากสินค้าโภคภัณฑ์ที่ผลิตได้มีมูลค่าสูง (น้ำมันสำหรับพลาสติก, เชื้อเพลิงและอาหารสัตว์)
สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดสอบการสังเคราะห์สาหร่ายเพื่อใช้เป็น CCS แบบชีวภาพกำลังดำเนินการทดสอบที่สามโรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่ใหญ่ที่สุดของออสเตรเลีย (Tarong ใน ควีนส์แลนด์; Eraring ใน NSW; Loy Yang ในวิคตอเรีย) โดยใช้ CO2 ที่ปล่อยออกมาในท่อก่อท
ยมพนเข้าปล่องควัน  (และก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ) เป็นวัตถุดิบที่จะปลูกชีวมวลสาหร่ายที่อุดมไปด้วยน้ำมันในเยื่อหุ้มที่ล้อมรอบมันอยู่สำหรับการผลิตพลาสติก, เชื้อเพลิงการขนส่งและอาหารสัตว์ที่มีคุณค่าทางโภชนาการ
อีกวิธีหนึ่งที่อาจเป็นประโยชน์ในการจัดการกับแหล่งอุตสาหกรรมของ CO2 คือการแปลงเป็นสารไฮโดรคาร์บอนที่จะสามารถเก็บไว้หรือนำกลับมาใช้ใหม่เป็นเชื้อเพลิงหรือเพื่อทำพลาสติก มีหลายโครงการที่กำลังตรวจสอบความเป็นไปได้นี้[60]
การฟอกคาร์บอนไดออกไซด์มีหลากหลายที่ทำจากโพแทสเซียมคาร์บอเนตซึ่งสามารถใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงเหลว แม้ว่าขั้นตอนนี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก[61] ถึงแม้ว่าการผลิตเชื้อเพลิงจากก๊าซ CO2 ในชั้นบรรยากาศจะไม่ได้เป็น'เทคนิควิศวกรรมสภาพภูมิอากาศ'หรือไม่ได้เป็น'การแก้ปัญหาก๊าซเรือนกระจก'ที่ทำงานได้จริงก็ตาม อย่างน้อยมันก็อาจเป็นประโยชน์ในการสร้างเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ
การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่การผลิตคาร์บอเนตที่มีเสถียรภาพจากซิลิเกต (เช่นแร่โอลิวีนใช้ผลิตแมกนีเซียมคาร์บอเนต) ขั้นตอนนี้ยังอยู่ในระยะค้นคว้าและวิจัย[62]
วิธีการขั้นตอนเดียว: เมทานอล
ขั้นตอนที่ผ่านการพิสูจน์แล้วในการผลิตสารไฮโดรคาร์บอนจะใช้ผลิตเมทานอล เมทานอลถูกสังเคราะห์ได้ค่อนข้างง่ายจาก CO2 และ H2 (ดูการสังเคราะห์เมทานอลสีเขียว) บนพื้นฐานของความเป็นจริงนี้ ความคิดของเศรษฐกิจเมทานอลจึงเกิด
วิธีการขั้นตอนเดียว: ไฮโดรคาร์บอน
ที่ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรมและวิศวกรรมวัสดุที่มหาวิทยาลัยเมสซินาประเทศอิตาลี มีโครงการหนึ่งที่จะพัฒนาระบบที่ทำงานเหมือนกับเซลล์เชื้อเพลิงที่ทำในสิ่งที่ตรงกันข้าม โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อช่วยให้แสงแดดแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนไอออนและก๊าซอ๊อกซิเจน ไอออนจะข้ามเมมเบรนในที่ซึ่งพวกมันจะทำปฏิกิริยากับก๊าซ CO2 เพื่อสร้างสารไฮโดรคาร์บอน[63]
วิธีการสองขั้นตอน
ถ้า CO2 ถูกทำให้ร้อนถึง 2400 องศาเซลเซียส มันจะแตกตัวออกเป็นก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และออกซิเจน จากนั้นกระบวนการ Fischer-Tropsch จะสามารถนำมาใช้ในการแปลง CO ให้เป็นสารไฮโดรคาร์บอน อุณหภูมิที่ต้องการสามารถทำได้โดยการใช้ห้องที่มีกระจกเพื่อปรับแสงแดดไปที่ก๊าซ มีหลายทีมกำลังพัฒนาห้องดังกล่าวที่ Solarec และที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติซานเดียที่อยู่ในรัฐนิวเม็กซิโก[64] อ้างอิงจากซานเดีย ห้องเหล่านี้สามารถผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงเพียงพอที่จะขับเคลื่อน 100% ของยานพาหนะท​​ี่ใช้ในท้องถิ่นในระยะทาง 5,800 ตารางกิโลเมตร ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงชีวภาพ กระบวนการนี้จะไม่ใช้ที่ดินอุดมสมบูรณ์ที่ห่างไกลจากพืช แต่จะเป็นดินแดนที่ไม่ได้ถูกใช้สำหรับสิ่งอื่น เจมส์ เมย์ พรีเซนเตอร์ของทีวีอังกฤษ ได้เข้าเยี่ยมชมโรงงานสาธิตในโปรแกรมหนึ่งของเขาในซีรีส์ 'บิ๊กไอเดีย'
ตัวอย่างโครงการ CCS
โครงการขนาดอุตสาหกรรม
ณ เดือนกันยายนปี 2012 สถาบัน CCS โลกระบุว่ามีโครงการบูรณาการขนาดใหญ่ 75 โครงการในรายงานสถ​​านะของ CCS ทั่วโลกปี 2012[65] ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นสุทธิของหนึ่งโครงการตั้งแต่รายงานสถานะของ CCS ทั่วโลกปี 2011. 16 โครงการของโครงการทั้งหมดเหล่านี้อยู่ในการดำเนินการหรือในระหว่างการก่อสร้างเพื่อดักจับ CO2 ประมาณ 36 ล้านตันต่อปี[65][66] สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูที่บูรณาการโครงการ CCS[67] ในเว็บไซต์ของสถาบัน CCS แห่งโลก สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงการของสหภาพยุโรป ดูเว็บไซต์แพลตฟอร์มการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์[68]  แปดโครงการ CCS แบบบูรณาการขนาดใหญ่ที่อยู่ในระหว่างการดำเนินงานในขณะนี้คือ
1. การฉีด CO2 ใน In Salah - แอลจีเรีย
In Salah เป็นแหล่งก๊าซธรรมชาติบนบกที่ดำเนินงานอย่างเต็มที่ที่มีการฉีด CO2. CO2 จะถูกแยกออกจากก๊าซที่ผลิตได้และจะถูกฉีดกลับเข้าไปในโซนแหล่งผลิตไฮโดรคาร์บอน ตั้งแต่ปี 2004 ประมาณ 1 Mt ต่อปีของ CO2 ถูกดักจับได้ในระหว่างการสกัดก๊าซธรรมชาติและถูกฉีดเข้าไปในโพรง Krechba ที่ก่อตัวทางธรณีวิทยาที่ระดับความลึก 1,800m คาดว่าโพรง Krechba จะจัดเก็บ CO2 ปริมาณ 17Mt ได้ตลอดอายุของโครงการ
2. การฉีด CO2 โครงการ Sleipner - นอร์เวย์
บทความหลัก: แหล่งก๊าซ Sleipner
Sleipner[51] เป็นแหล่งก๊าซธรรมชาตินอกชายฝั่งที่ดำเนินการเต็มรูปแบบด้วยการฉีด CO2 เริ่มต้นในปี 1996 CO2 จะถูกแยกออกจากก๊าซที่ผลิตได้และถูกฉีดกลับเข้าไปในเหมืองเกลือ Utsira (800-1000 เมตรใต้พื้นมหาสมุทร) เหนือโซนแหล่งเก็บไฮโดรคาร์บอน เหมืองเกลือนี้จะขยายไปทางทิศเหนือที่ไกลมากจากสิ่งอำนวยความสะดวกที่ Sleipner ที่รุนแรงภาคใต้ ขนาดที่ใหญ่ของแหล่งเก็บทำให้เป็นเหตุผลที่ว่าทำไม 6 แสนล้านตันของ CO2 คาดว่าจะถูกเก็บไว้เป็นเวลานานหลังจากโครงการก๊าซธรรมชาติ Sleipner ได้สิ้นสุดลง
3. การฉีด CO2 โครงการ Snøhvit - นอร์เวย์
Snøhvit เป็นแหล่งก๊าซธรรมชาตินอกชายฝั่งที่ดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบด้วยการฉีด CO2 โรงงาน LNG จะตั้งอยู่บนบกและ CO2 จะถูกแยกออกตามความจำเป็นในการผลิตก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) จากนั้น CO2 จะถูกฉีดในเหมืองเกลือด้านล่างโซนแหล่งเก็บไฮโดรคาร์บอนนอกชายฝั่งในอัตรา 700,000 ตันต่อปีเข้าสู่โพรงหินทราย Tubåen ที่ระดับ 2,600 เมตรใต้ก้นทะเลสำหรับการจัดเก็บ โพรงนี้ถูกปิดเดือนเมษายน 2011 และการฉีดเริ่มต้นในโพรง Stø ที่ก๊าซถูกสูบขึ้นมา  CO2 ถูกผลิตเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นความสามารถในการแยกอาจจะจำกัดการผลิตก๊าซก่อนสิ้นสุดปี 2015 จนกว่าโพรงใหม่จะถูกเจาะเพื่อฉีดเฉพาะ CO2 เท่านั้น (Teknisk Ukeblad nr. 30, 2013, tu.no)
4. โรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงสังเคราะห์ Great Plains และโครงการ Weyburn-Midale  - แคนาดา
โครงการ Weyburn-Midale คือการดำเนินการเปลี่ยนถ่านหินเป็นก๊าซ (English: coal gasification) ที่ผลิตก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์และปิโตรเคมีต่างๆจากถ่านหิน โครงการนี้ดักจับ CO2 ประมาณ 2.8 Mt ต่อปีจากโรงงานเปลี่ยนถ่านหินเป็นก๊าซที่ตั้งอยู่ในนอร์ทดาโคตา, สหรัฐ, ขนส่งโดยทางท่อ 320 กิโลเมตรข้ามพรมแดนแคนาดาและอัดฉีดมันลงในทุ่งน้ำมันที่ใกล้หมดแล้วในสาสแคตเชวัน บริเวณที่มันจะถูกนำมาใช้สำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า (EOR )
5. โรงงานแปรรูปก๊าซ Shute Creek - สหรัฐ
ประมาณ 7 ล้านตันต่อปีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกู้คืนจากโรงงานแปรรูปก๊าซ  Shute Creek ของเอ็กซอนโมบิลในอ่าวไวโอมิงและทำการขนส่งผ่านทางท่อน้ำมันไปยังทุ่งน้ำมันทั้งหลายเพื่อการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า โครงการนี​​้มีการดำเนินงานมาตั้งแต่ปี 1986
6. โรงงานปุ๋ยเอนิด - สหรัฐ
โรงงานปุ๋ยเอนิดจะจัดส่ง CO2 675,000 ตันเพื่อใช้ทำ EOR. ท่อส่งและบ่อน้ำมันจะดำเนินการแยกต่างหากโดย Anadarko ปิโตรเลียม
7. โรงงานก๊าซธรรมชาติวาลเวอร์ดิ - สหรัฐ
CO2 จากโรงงานแปรรูปก๊าซมิทเชล, Gray Ranch, Puckett และ Turrell จะถูกขนส่งผ่านทางท่อส่งของ Val Verde และ CRC  สำหรับทำ EOR (รวมถึง ทุ่ง EOR ที่ Sharon Ridge)
8. โรงงาน Century - สหรัฐ
Occidental Petroleum พร้อมกับ Sandridge Energy กำลังดำเนินงานที่โรงงานแปรรูปก๊าซไฮโดรคาร์บอนและโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับท่อของบริษัทเวสต์เท็กซัสที่จัดหา CO2 สำหรับใช้ใน EOR. ด้วยความจุการดักจับ CO2 รวม 8.5 Mt ต่อปีที่คาดไว้ในปี 2012 โรงงาน Century จะเป็นแหล่งเดียวในอุตสาหกรรมสิ่งอำนวยความสะดวกในการดักจับ CO2 ที่ใหญ่ที่สุดในทวีปอเมริกาเหนือ
9. Duke Energy โรงไฟฟ้า East Bend - สหรัฐ
นักวิจัยที่ศูนย์วิจัยพลังงานประยุกต์ของมหาวิทยาลัยเคนตั๊กกี้กำลังพัฒนาการดัดแปลงโดยใช้สาหร่ายเป็นสื่อกลางเพื่อแปลงก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าถ่านหินให้เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ผ่านการทำงานของพวกเขา นักวิจัยเหล่านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายในก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้​​าถ่านหินสามารถดักจับไว้ได้โดยใช้สาหร่ายซึ่งสามารถเก็บเกี่ยวและนำมาใช้ให้เป็นประโยชน์ได้ในภายหลัง เช่นเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน[69][70]
แคนาดา
รัฐบาลกลางในงบประมาณปี 2008 และปี 2009 ได้มีการลงทุนประมาณ $ 1.4 พันล้านในการดักจับและการพัฒนาจัดเก็บคาร์บอน[71]
อัลเบอร์ต้า
รัฐอัลเบอร์ต้าได้จัดสรร $ 170 ล้านในปี 2013/2014 - รวมเป็นเงิน $ 1.3 พันล้านตลอดระยะกว่า 15 ปีเพื่อเป็นกองทุนฟื้นฟูสองโครงการ CCS ขนาดใหญ่ที่จะช่วยลดการปล่อย CO2 จากกระบวนการกลั่นทรายน้ำมัน[72] ในปี 2010 ได้มีการเซ็นสัญญาข้อตกลงเพื่อการลงทุนกับเส้นทางรถไฟสาย Alberta Carbon Trunk Line[73] ข้อตกลงที่สองคือโครงการเควส[74]
บริติชโคลัมเบีย
โครงการ Fort Nelson ของ Spectra Energy ได้มีการนำเสนอ แต่ยังคงต้องการความมั่นคงในการระดมทุน[75]
สาสแคตเชวัน
นำโดยสาธารณูปโภคบริการเต็มรูปแบบของจังหวัด, SaskPower, หนึ่งในของสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีการใช้ระบบการดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนการผลิตเต็มรูปแบบครั้งแรกและใหญ่ที่สุดของโลกที่มีการปฏิบัติงานที่โรงไฟฟ้าเขตแดนเขื่อน ด้วยเงินลงทุนเริ่มแรกที่ $ 1.5 ถึง $ 1.6 พันล้าน[76] SaskPower จะสร้างรายได้จากการขายส่วนหนึ่งของ CO2 ที่ถูกจับได้กลับเข้ามาในตลาดเพื่อนำมาใช้สำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า โครงการเริ่มต้นในพฤษภาคม 2011 และเข้าสู่การดำเนินงานในเดือนตุลาคมปี 2014[77] กระบวนการดักจับก๊าซเสียหลังการเผาไหม้เต็มจะจับ CO2 ปริมาณ 1,000,000 ตันต่อปี[75]
โครงการนำร่อง
โครงการชั้นหินอุ้มน้ำเกลืออัลเบอร์ต้า (ASAP), โครงการนำร่องโรงงานเอทานอลและ Husky Upgrader, โครงการเรดวอเตอร์พื้นที่ Heartland (HARP),  โครงการกักเก็บพื้นที่ Wabamun (WASP) และ โครงการ Aquistore[78]
อีกความคิดริเริ่มหนึ่งของแคนาดาคือเครือข่าย CO2 แบบบูรณาการ (ICO2N) โดยที่กลุ่มหนึ่งของผู้เข้าร่วมอุตสาหกรรมจะจัดหากรอบการทำงานสำหรับการพัฒนาการดักจับและจัดเก็บคาร์บอนในแคนาดา[79] องค์กรแคนาดาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ CCS รวมถึง CCS 101, การจัดการคาร์บอนแห่งแคนาดา, IPAC CO2, และแนวร่วมพลังงานสะอาดแห่งแคนาดา[80]
เนเธอร์แลนด์
ในประเทศเนเธอร์แลนด์ โรงงาน oxyfuel ขนาด 68 เมกะวัตต์ ("โรงไฟฟ้าปลดปล่อยเป็นศูนย์") มีแผนที่จะเปิดดำเนินการในปี 2009[81] โครงการนี​​้ถูกยกเลิกในภายหลัง
ROAD (โครงการสาธิตการดักจับและการจัดเก็บแห่งร็อตเตอร์ดัม) เป็นโครงการร่วมกันระหว่าง E.ON เบเนลักซ์และ Electrabel Nederland/กลุ่ม GDF SUEZ  ทุกปีเริ่มต้นตั้งแต่ปี 2015 ROAD จะดักจับ CO2 ประมาณ 1.1 ล้านตันที่โรงไฟฟ้​​าเปิดใหม่ใน Maasvlakte ซึ่ง CO2 จะถูกจัดเก็บไว้ในอ่างเก็บก๊าซที่หมดสภาพใต้ทะเลเหนือ[82]
มีการพัฒนาในประเทศเนเธอร์แลนด์ การแยกด้วยไฟฟ้า (English: electrocatalysis) ส่วนผสมทองแดงจะช่วยลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงเป็นกรดออกซาลิก[83]
นอร์เวย์
ในประเทศนอร์เวย์ ศูนย์เทคโนโลยี CO2 (TCM) ที่ Mongstad เริ่มก่อสร้างในปี 2009 และแล้วเสร็จในปี 2012 มันประกอบด้วยโรงงานเทคโนโลยีดักจับคาร์บอนสองโรง (โรงหนึ่งเป็น amine ขั้นสูง(เอมีน, สารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบในโมเลกุล)และโรงที่สองเป็นแอมโมเนียแช่เย็น) ทั้งสองโรงดักจับก๊าซไอเสียจากสองแหล่ง ได้แก่โรงไฟฟ้​​าเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติและโรงกลั่นกระเทาะก๊าซไอเสีย (คล้ายกับก๊าซไอเสียจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน)
นอกจากนี้ สถานที่ใน Mongstad ยังมีแผนที่จะมีโรงงานสาธิต CCS อย่างเต็มรูปอีกด้วย โครงการล่าช้าไปจนถึงปี 2014, 2018 และจากนั้นก็ไปเรื่อย ๆ[84] ค่าใช้จ่ายโครงการเพิ่มขึ้นเป็น 985 ล้านเหรียญสหรัฐ[85] จากนั้นในเดือนตุลาคม 2011, Aker Solutions' ยกเลิกการลงทุนในโครงการ Aker คาร์บอนสะอาด และประกาศว่าตลาดกักเก็บคาร์บอนได้ "ตาย" แล้ว[86]
เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2013 นอร์เวย์ขอร้อง Gassnova ว่าอย่าลงนามในสัญญาใด ๆ สำหรับการดักจับและการเก็บรักษาคาร์บอนนอก Mongstad[87]
โปแลนด์
ในเมือง Belchatow โปแลนด์[88] โรงไฟฟ้าลิกไนต์กว่า 858 เมกะวัตต์มีแผนที่จะเริ่มดำเนินงานในปี 2013[89][90]
สหรัฐอเมริกา
ในเดือนพฤศจิกายน 2008 สำนักงานพลังงานแห่งชาติ (DOE) อนุมัติงบฯ $ 66.9 ล้าน ในระยะเวลาแปดปีเพื่อความร่วมมือด้านการวิจัยนำโดยมหาวิทยาลัยรัฐมอนตานาเพื่อแสดงให้เห็นว่าโพรงการก่อตัวทางธรณีวิทยาใต้ดิน "สามารถเก็บปริมาณมากของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจอย่างปลอดภัยและถาวร" นักวิจัยภายใต้โครงการกักเก็บคาร์บอนภูมิภาค Big Sky วางแผนที่จะฉีด CO2 ถึงหนึ่งล้านตันลงในหินทรายใต้ดินทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐไวโอมิง[91]
ในประเทศสหรัฐอเมริกาโครงการเชื้อเพลิงสังเคราะห์ที่แตกต่างกันสี่โครงการกำลังจะก้าวไปข้างหน้าตามแผนการที่ได้ประกาศต่อสาธารณะเพื่อที่จะควบรวมการดักจับและการเก็บคาร์บอนเข้าด้วยกัน โครงการทั้งสี่ได้แก่:
เชื้อเพลิงถ่านหินสะอาดของอเมริกาในโครงการเชื้อเพลิงสะอาดรัฐอิลลินอยส์ (ICF) ของพวกเขา อยู่ในระหว่างการพัฒนาโครงการเปลี่ยนชีวมวลและถ่านหิน 30,000 บาร์เรล (4,800 m3) ต่อวันให้เป็นของเหลวในเมืองโอ๊คแลนด์รัฐอิลลินอยส์ซึ่งจะวางตลาด CO2 ที่ผลิตได้จากโรงงานสำหรับนำไปใช้กับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า  โดยการรวมการจัดเก็บและวัตถุดิบชีวมวลเข้าด้วยกัน โครงการ ICF จะสามารถลดลงอย่างมากในวงจรชีวิตของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเชื้อเพลิงที่พวกเขาผลิต หากชีวมวลมีเพียงพอที่จะใช้ โรงงานควรจะมีความสามารถในการที่จะทำให้วงจรชีวิตของคาร์บอนเป็นลบ ซึ่งมีความหมายว่า สำหรับแต่ละแกลลอนของเชื้อเพลิงที่พวกเขาใช้ คาร์บอนจะถูกดึงออกมาจากอากาศและใส่ลงไปในพื้นดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ[92]
Baard Energy ในโครงการเชื้อเพลิงสะอาดแห่งแม่น้ำโอไฮโอของพวกเขา กำลังพัฒนาโครงการเปลี่ยนถ่านหินและชีวมวล 53,000 บาร์เรล/วัน (8,400 m3/d) ให้เป็นของเหลวซึ่งได้ประกาศแผนการที่จะทำตลาด CO2 ที่ได้จากโรงงานสำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า[93]
Rentech กำลังพัฒนาโรงงานเปลี่ยนถ่านหินและชีวมวล 29,600 บาร์เรล (4710 m3) ต่อวันให้เป็นของเหลวใน Natchez รัฐมิสซิสซิปปี ซึ่งจะทำการตลาด CO2 ื่ที่ได้จากโรงงานสำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า ช่วงแรกของโครงการคาดว่าจะเป็นในปี 2011[94]
DKRW กำลังพัฒนาโรงงานเปลี่ยนถ่านหิน 15,000-20,000 บาร์เรล (2,400-3,200 m3) ต่อวันให้เป็นของเหลวใน Medicine Bow รัฐไวโอมิง ซึ่งจะทำการตลาด CO2 ที่ได้จากโรงงานสำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า โครงการนี​​้คาดว่าจะเริ่มดำเนินการในปี 2013[95]
ในเดือนตุลาคม 2009 กระทรวงพลังงานสหรัฐได้อนุมัติเงินทุนให้กับโครงการดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนระดับอุตสาหกรรม (ICCS) สิบสองโครงการเพื่อดำเนินการศึกษาใน ขั้นตอนที่ 1 ความเป็นไปได้[96] DOE วางแผนที่จะเลือก 3-4 โครงการเพื่อที่จะดำเนินการต่อเข้าสู่ระยะที่ 2, การออกแบบและการก่อสร้าง ที่การเริ่มต้นการดำเนินงานจะเกิดขึ้นในปี 2015 สถาบัน Battelle Memorial Institute, แผนก Pacific Northwest Division, บริษัท Boise, Inc., และ Fluor Corporation กำลังศึกษาระบบ CCS สำหรับการดักจับและการจัดเก็บ CO2 ที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการผลิตเยื่อและกระดาษ สถานที่ของการศึกษาคือ Boise White Paper L.L.C. โรงงานกระดาษที่ตั้งอยู่ใกล้กับเขตการปกครองของ Wallula ตะวันออกเฉียงใต้ของรัฐวอชิงตัน โรงงานจะผลิต CO2 ประมาณ 1.2 ล้านตันเป็นประจำทุกปีจากชุดของสามหม้อไอน้ำการกู้คืนที่ได้พลังงานส่วนใหญ่จากสุราสีดำ ซึ่งเป็นผลพลอยได้ที่ผ่านการรีไซเคิลที่เกิดขึ้นในระหว่างการผลิตเยื่อกระดาษจากไม้สำหรับการทำกระดาษ บริษัท Fluor Corporation จะออกแบบเวอร์ชันให้สอดคล้องกับเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนของ Econamine พลัสของพวกเขา ระบบ Fluor จะได้รับการออกแบบมาเพื่อกำจัดปริมาณสารมลพิษตกค้างทางอากาศจากกองก๊าซที่เหลือโดยเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการตรวจจับ CO2 Battelle เป็นผู้นำในการจัดทำข้อมูลปริมาณสิ่งแวดล้อม (EIV) สำหรับโครงการโดยรวม รวมทั้งการจัดเก็บทางธรณีวิทยาของ CO2 ที่ดักจับไว้ได้ในโพรงหินบะซอลน้ำท่วมลึกที่มีอยู่ในภูมิภาคขนาดใหญ่ EIV จะอธิบายลักษณะการทำงานของไซต์ที่จำเป็น, โครงสร้างพื้นฐานของระบบการกักเก็บ, และโปรแกรมการตรวจสอบเพื่อสนับสนุนการกักเก็บ CO2 ที่ถูกดักจับได้ที่โรงงานอย่างถาวร
นอกเหนือจากโครงการดักจับและจัดเก็บคาร์บอนแต่ละโครงการ ยังมีหลายโปรแกรมของสหรัฐที่ออกแบบมาเพื่อการวิจัย พัฒนา และปรับใช้เทคโนโลยี CCS ในระดับกว้าง ที่รวมถึงห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (NETL), โครงการกักเก็บคาร์บอน, ความร่วมมือการกักเก็บคาร์บอนในระดับภูมิภาค, และเวทีผู้นำการกักเก็บคาร์บอน (CSLF)[97][98]
SECARB
ในเดือนตุลาคมปี 2007 สำนักธรณีวิทยาเศรษฐกิจที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสแห่งออสตินได้รับสัญญาเหมาช่วงระยะ 10 ปี มูลค่า $ 38 ล้านในการดำเนินการโครงการระยะยาวที่มีการตรวจสอบอย่างเข้มงวดครั้งแรกในประเทศสหรัฐอเมริกาเพื่อการศึกษาความเป็นไปได้ของการฉีด CO2 ปริมาณมากสำหรับจัดเก็บไว้ใต้ดิน[99] โครงการนี้เป็นโครงการวิจัยของหุ้นส่วนการกักเก็บคาร์บอนของภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ (SECARB) ที่ได้รับทุนจากห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติของกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE)
หุ้นส่วน SECARB จะแสดงให้เห็นอัตราการฉีด CO2 และความจุของสถานที่จัดเก็บในระบบธรณีวิทยาทัสคาลูซา-Woodbine ที่ทอดยาวจากเท็กซัสไปยังฟลอริด้า ภูมิภาคนี้​​มีศักยภาพในการจัดเก็บมากกว่า 200 พันล้านตัน ของ CO2 จากแหล่งกำเนิดที่สำคัญในภูมิภาคนี้ซึ่งเท่ากับประมาณ 33 ปีของการปล่อยก๊าซโดยรวมของสหรัฐที่อัตราปัจจุบัน เริ่มต้นในฤดูใบไม้ร่วงปี 2007 โครงการนี​​้จะฉีดก๊าซ CO2 ในอัตราหนึ่งล้านตัน ต่อปีเป็นเวลาถึง 15 ปีลงไปในน้ำเกลือต่ำลงไปถึง 10,000 ฟุต (3,000 เมตร) ใต้พื้นดินที่อยู่ใกล้แหล่งน้ำมัน Cranfield ซึ่งวางอยู่ประมาณ 15 ไมล์ (24 กิโลเมตร) ทางตะวันออกของแนทชีซ์ รัฐมิสซิสซิปปี อุปกรณ์การทดลองจะวัดความสามารถของดินที่จะรองรับและเก็บกัก CO2
โครงการ Kemper
คาดว่าจะมีการดำเนินงานในปี 2016 โรงไฟฟ้ามณฑล Kemper (โครงการ Kemper) ของบริษัทเซาท์เทินและมิสซิสซิปปี้ Power จะเป็นโรงไฟฟ้​​าถ่านหินของสหรัฐอเมริกาโรงแรกที่จะถูกสร้างขึ้นมาจากพื้นดินพร้อมกับระบบการดักจับและการกักเก็บคาร์บอน[100] โครงการ Kemper ยังจะรวมโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งผลพลอยได้เช่น CO2 สำหรับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้า (EOR) ทำให้โรงงานนี้มีการติดตั้ง CCS ที่มีสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับ EOR[101] ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง  เช่นการเปลี่ยนเป็นก๊าซแบบบูรณาการแบบวงรอบผสม (English: Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)) โรงงานมิสซิสซิปปี้คาดว่าจะบรรลุประสิทธิภาพที่สูงมากและสามารถดักจับ 65% ของการปล่อย CO2 จากโรงไฟฟ้า[102]
โครงการพลังงานสะอาดของเท็กซัส
โครงการพลังงานสะอาดของเท็กซัส (TCEP) เป็นโรงไฟฟ้า "NowGen" ที่ใช้การเปลี่ยนเป็นก๊าซแบบบูรณาการแบบวงรอบผสม (IGCC) ที่จะรวมเข้าด้วยกันของเทคโนโลยีการดักจับ, การใช้ประโยชน์และการเก็บรักษาคาร์บอน (CCUS) ในโรงไฟฟ้​​าถ่านหินสะอาดในเชิงพาณิชย์ครั้งแรกของชนิดของมัน โครงการนี​​้คาดว่าจะมีการดำเนินงานในปี 2018 มันจะเป็นครั้งแรกที่โรงไฟฟ้​​าในสหรัฐที่จะรวมทั้ง IGCC และการดักจับ 90% ของการปล่อยก๊าซของมัน[103]
โรงไฟฟ้าไอน้ำบิ๊กบราวน์
หลายตัวอย่างของการกักเก็บคาร์บอนที่โรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่มีอยู่แล้วแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกาสามารถพบได้ที่เวอร์ชันนำร่องของบริษัทยูทิลิตี้ชื่อ Luminant ที่โรงไฟฟ้าไอน้ำบิ๊กบราวน์ของบริษัทในแฟร์ฟิลด์, รัฐเท็กซัส ระบบจะทำการแปลงคาร์บอนจากปล่องควันให้เป็นเบกิ้งโซดา. บริษัท Skyonic วางแผนที่จะหลีกเลี่ยงปัญหาการจัดเก็บ CO2 เหลวโดยการเก็บเบกิ้งโซดาไว้ในเหมือง หรือการฝังกลบ หรือเพียงเพื่อจะขายเป็นเบกิ้งโซดาเกรดอุตสาหกรรมหรืออาหาร[104] เทคโนโลยีเชื้อเพลิงสีเขียวกำลังนำร่องและการดำเนินการดักจับคาร์บอนด้วยสาหร่ายเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการจัดเก็บ จากนั้นจึงแปลงสาหร่ายให้เป็นเชื้อเพลิงหรืออาหารสัตว์[105]
สหราชอาณาจักร
รัฐบาลของสหราชอาณาจักรได้เปิดตัวขั้นตอนการประกวดราคาสำหรับโครงการสาธิตการทำงานของ CCS โครงการนี​​้จะใช้เทคโนโลยี'หลังการเผาไหม้'ในการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยถ่านหินที่ความจุ 300-400 เมกะวัตต์หรือเทียบเท่า โครงการนี​​้มีจุดมุ่งหมายที่จะเปิดใช้งานได้ในปี 2014[106][107] รัฐบาลประกาศในเดือนมิถุนายน 2008 ว่ามีสี่บริษัทได้ผ่านการทดสอบคุณสมบัติเบื้องต้นสำหรับขั้นตอนต่อไปของการแข่งขัน ได้แก่ BP พลังงานทดแทนอินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด, บมจ EON UK, พีลเพาเวอร์ จำกัด และ บริษัทผลิตไฟฟ้าแห่งสก็อตจำกัด[108] ต่อมา BP ได้ถอนตัวออกจากการแข่งขัน อ้างว่าไม่สามารถหาพันธมิตรในการผลิตไฟฟ้าได้ และบริษัท RWE npower กำลังการแสวงหาการทบทวนการพิจารณาทางศาลสำหรับกระบวนการหลังจากที่บริษัทไม่ผ่านการทดสอบด้านคุณสมบัติ[109]
Doosan Babcock ได้ปรับเปลี่ยน'สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดสอบการเผาไหม้ที่สะอาด' (CCTF) ในเร็นฟรู สกอตแลนด์ เพื่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกการทดสอบ Oxyfuel ที่ใหญ่ที่สุดในโลกในขณะนี้ Oxyfuel จะยิงผงถ่านหินด้วยก๊าซเสียที่นำกลับมาใช้ใหม่เพื่อแสดงให้เห็นถึงการดำเนินงานของเตาเผาขนาดเต็มสเกล 40 เมกะวัตต์สำหรับใช้ในหม้อไอน้ำพลังงานถ่านหิน ผู้ให้การสนับสนุนของโครงการรวมถึง'ภาคธุรกิจองค์กรและการปฏิรูปกฎหมายแห่งสหราชอาณาจักร' (BERR) เช่นเดียวกับกลุ่มผู้ให้การสนับสนุนอุตสาหกรรมและมหาวิทยาลัยพันธมิตรที่ประกอบไปด้วยบริษัทพลังงานและภาคใต้ของสก็อต (สปอนเซอร์หลัก), E.ON UK PLC, แดร็กซ์เพาเวอร์ จำกัด, ScottishPower, EDF พลังงาน, ดงการผลิตพลังงาน, Air Products Plc (ผู้ให้การสนับสนุน) และอิมพีเรียลคอลเลจและมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม (พาร์ทเนอร์มหาวิทยาลัย)[110]
ในเดือนสิงหาคม 2010 ผู้ใช้พลังงานสะอาดหน้าใหม่ B9 Coal ประกาศความตั้งใจที่จะเข้าร่วมการแข่งขันกับโครงการ CCS ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศอังกฤษ ข้อเสนอของเขาจะรวมเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์กับการเปลี่ยนถ่านหินใต้ดินให้เป็นก๊าซเพื่อดักจับคาร์บอน 90% ขึ้นมาด้านบนเป็นผลพลอยได้ มันเป็นโครงการชนิดเดียวเท่านั้นที่จะเข้าร่วมการแข่งขันโดยใช้ปริมาณสำรองถ่านหินในทางที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและด้วยวิธีการที่มีประสิทธิภาพ หลังจากที่ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นถึง 13 พันล้านปอนด์ในปี 2011 สหราชอาณาจักรถอนการสนับสนุนและ ScottishPower ยกเลิกโครงการ CCS กับ Aker Clean Carbon.
ในปี 2009 บริษัทสัญชาติสหราชอาณาจักร 2Co Energy ได้รับอนุมัติให้ทำการวางแผนสำหรับโครงการโรงไฟฟ้าและการดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนมูลค่า 5 พันล้านปอนด์ที่เมืองฮัทฟิลด์ ใกล้กับดอนคาสเตอร์ และการสนับสนุนเงินทุน 164 ล้านปอนด์จากสหภาพยุโรป ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยี ซัมซุง ได้ตกลงที่จะเข้าถือหุ้นในสัดส่วน 15% ในโครงการ[111] มีการวางแผนที่จะสร้างท่อขนส่งระยะทาง 60 กิโลเมตร (37 ไมล์) จากสเตนฟอร์ทใกล้กับฮัทฟิลด์ในเซาท์ยอร์คเชียร์ไปยัง Barmston ใน East Riding ของ Yorkshire จากนั้น CO2 จะถูกจัดเก็บไว้ในก้อนหินที่มีรูพรุนตามธรรมชาติใต้ทะเลเหนือ กริด (ไฟฟ้า)แห่งชาติเชื่อว่าโครงการนี​​้มีศักยภาพที่จะลดการปล่อย CO2 จากโรงไฟฟ้​​าทั้งหลายทั่ว Yorkshire และ Humber ได้ถึง 90% ที่มีทั้งโครงการ CCS กุหลาบสีขาวที่โรงไฟฟ้าแดร็กซ์ในนอร์ทยอร์คเชียร์พร้อมกับโครงการโรงไฟฟ้​​าดอนแวลลี่ย์ที่ฮัทฟิลด์ที่มีการนำเสนอจะได้รับประโยชน์จากโครงการนี้[112][113][114]
ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศอังกฤษ, กลุ่มอุตสาหกรรมแปรรูปตะวันออกเฉียงเหนือ (NEPIC) ของผู้ผลิตสารเคมีสินค้าโภคภัณฑ์เป็นกลุ่มที่อยู่ในหมู่ผู้ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จุดเดียวที่ใหญ่ที่สุดในสหราชอาณาจักรและพวกเขาได้สร้างความคิดริเริ่มในกระบวนการอุตสาหกรรมการดักจับและจัดเก็บคาร์บอนขึ้นภายใน NEPIC (PICCSI)[115] เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของวิธีการแก้ปัญหาการดักจับและการจัดเก็บคาร์บอน (CCS) ที่ถูกจัดเตรียมไว้สำหรับอุตสาหกรรมการผลิตสารเคมีและเหล็กในชุมชน Teesside เช่นเดียวกับสำหรับการผลิตพลังงานใดๆที่มีพื้นฐานมาจากคาร์บอน ตัวเลือกสำหรับเทคโนโลยี CCS นี้กำลังได้รับการพิจารณาเพราะเป็นผลมาจากกฎระเบียบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศและการจัดเก็บภาษีคาร์บอนที่อาจจะกลายเป็นค่าใช้จ่ายที่ต้องห้ามสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานดังกล่าวอย่างเข้มข้น
จีน
ในกรุงปักกิ่ง ณ ปี 2009 หนึ่งในโรงไฟฟ้​​าที่สำคัญมีการดักจับและเปิดการขายเศษเล็ก ๆ ของ CO2 ที่โรงงานปล่อยออกมา[116]
เยอรมนี
เขตอุตสาหกรรม Schwarze Pumpe ของเยอรมัน ประมาณ 4 กิโลเมตร (2.5 ไมล์) ทางตอนใต้ของเมือง Spremberg เป็นบ้านของโรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่ติดตั้ง CCS โรงแรกของโลก[117] โรงงานต้นแบบขนาดเล็กที่ดำเนินการโดยหม้อไอน้ำแบบใช้ออกซิเจนที่สร้างโดย Alstom นอกจากนี้ยังติดตั้งสิ่งอำนวยความสะดวกในการทำความสะอาดก๊าซไอเสียเพื่อกำจัดเถ้าลอยและก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ บริษัทสวีเดนชื่อ Vattenfall AB ได้ลงทุน 70 ล้านยูโรในโครงการสองปี ซึ่งเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 9 กันยายน 2008 โรงไฟฟ้​​าซึ่งมีกำลังการผลิตที่ 30 เมกะวัตต์เป็นโครงการนำร่องเพื่อทำหน้าที่เป็นแบบอย่างสำหรับโรงไฟฟ้​​าอย่างเต็มรูปแบบในอนาคต[118][119] CO2 ปริมาณ 240 ตันต่อวันจะถูกขนส่งเป็นระยะทาง 350 กิโลเมตร (220 ไมล์) ไปยังจุดที่มันจะถูกฉีดเข้าไปในแหล่งก๊าซธรรมชาติที่ว่างเปล่า กลุ่ม BUND ของเยอรมนีเรียกมันว่า "fig leaf". สำหรับแต่ละตันของถ่านหินที่ถูกเผา จะผลิต ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 3.6 ตัน[120] โปรแกรม CCS ที่ Schwarze Pump ได้สิ้นสุดลงในปี 2014 เนื่องจากค่าใช้จ่ายและการใช้พลังงานไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ[121]
บริษัทสาธารณูปโภคเยอรมัน RWE เดินเครื่องฟอก CO2 ขนาดนำร่องที่โรงไฟฟ้า Niederaußem ที่ใช้ลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง โรงไฟฟ้านี้ถูกสร้างขึ้นในความร่วมมือระหว่างบริษัท BASF (ผู้จัดจำหน่ายของผงซักฟอก) และ Linde engineering[122]
ใน Jänschwalde, เยอรมนี[123] มีแผนหนึ่งอยู่ในชิ้นงานสำหรับหม้อไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิง Oxyfuel ที่มีกำลังการผลิตที่ 650 เมกะวัตต์ความร้อน (ประมาณ 250 เมกะวัตต์ไฟฟ้า) ซึ่งเป็นประมาณ 20 เท่าของโรงงานนำร่อง Vattenfall ขนาด 30 เมกะวัตต์ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างและเมื่อเปรียบเทียบกับแท่นขุดเจาะทดสอบขนาด 0.5 เมกะวัตต์ที่ใช้ Oxyfuel ที่ใหญ่ที่สุด เทคโนโลยีการดักจับแบบ'หลังการเผาไหม้'จะถูกสาธิตที่ Jänschwalde อีกด้วย[124]
ออสเตรเลีย
บทความหลัก: การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนในออสเตรเลีย
รัฐมนตรีว่าการกระทรวงทรัพยากรและพลังงานของรัฐบาลกลาง มาร์ติน เฟอร์กูสัน เปิดโครงการการกักเก็บใตัพื้นธรณี (English: geosequestration) แห่งแรกในซีกโลกใต้ในเดือนเมษายนปี 2008 โรงงานสาธิตจะอยู่ใกล้ Nirranda ใต้ในรัฐวิคตอเรียตะวันตกเฉียงใต้ (พิกัด 35.31°S, 149.14°E) โรงไฟฟ้าเป็นของ'ศูนย์ร่วมมือเพื่อการวิจัยสำหรับเทคโนโลยีก๊าซเรือนกระจก' (CO2CRC). CO2CRC เป็นการทำงานร่วมกันของงานวิจัยที่ไม่แสวงหาผลกำไร ที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลและอุตสาหกรรม โครงการได้จัดเก็บและตรวจสอบมากกว่า 65,000 ตันของก๊าซที่อุดมด้วยคาร์บอนซึ่งถูกสกัดจากอ่างเก็บก๊าซธรรมชาติผ่านทางบ่อหนึ่ง ทำการบีบอัดและส่งผ่านท่อระยะทาง 2.25 กิโลเมตรไปอีกบ่อหนึ่ง ที่บ่อนั้นก๊าซจะถูกฉีดเข้าไปในอ่างเก็บน้ำก๊าซธรรมชาติที่แห้งแล้ว ลึกประมาณสองกิโลเมตรใต้พื้นผิว[125][126] โครงการได้ย้ายไปยังขั้นตอนที่สองและมีการตรวจสอบการวางกับดักก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในโพรงน้ำเกลือลึก 1,500 เมตรใต้พื้นผิว โครงการออตเวย์เป็นโครงการวิจัยและสาธิตที่มุ่งเน้นไปที่การเฝ้าดูและการตรวจสอบที่ครอบคลุมอย่างกว้างขวาง[127]
โรงไฟฟ้าแห่งนี้ไม่ได้เสนอที่จะดักจับ CO2 จากการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยถ่านหิน แม้ว่าสองโครงการสาธิตของ CO2CRC ที่โรงไฟฟ้าวิคตอเรียและโครงการเปลี่ยนเป็นก๊าซเพื่อการวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงตัวทำละลาย, เมมเบรน, และเทคโนโลยีการดักจับตัวดูดซับจากการเผาไหม้ถ่านหิน[128] ปัจจุบันโครงการขนาดเล็กเท่านั้นที่มีการจัดเก็บ CO2 ที่ถูกถอดออกมาจากผลิตผลของการเผาไหม้ของถ่านหินที่ถูกเผาในการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้​​าถ่านหิน[129] ขณะนี้งานที่กำลังดำเนินการโดยกลุ่ม GreenMag และมหาวิทยาลัยนิวคาสเซิลและได้รับการสนับสนุนทางการเงินโดยรัฐบาลแห่งนิวเซาธ์เวลส์และแห่งชาติออสเตรเลียและอุตสาหกรรมมีความมุ่งมั่นที่จะมีโรงงานนำร่องอัดแร่คาร์บอนที่ทำงานได้จริงให้สามารถเปิดดำเนินงานได้ในปี 2013[34]
ดูรายชื่อเต็มของ'โครงการปล่อยก๊าซเป็นศูนย์'สำหรับโรงไฟฟ้​​าพลังงานฟอสซิลในยุโรป[130]
ข้อจำกัดของ CCS สำหรับโรงไฟฟ้า
นักวิจารณ์กล่าวว่าการนำ CCS มาใช้ในงานขนาดใหญ่ยังพิสูจน์ไม่ได้และยังต้องรออีกหลายทศวรรษก่อนที่จะใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ พวกเขาบอกว่ามันจะมีความเสี่ยงมากและมีราคาแพงและว่าตัวเลือกที่ดีกว่าคือพลังงานหมุนเวียน บางกลุ่มสิ่งแวดล้อมชี้ว่าเทคโนโลยี CCS ตามหลังวัสดุของเสียอันตรายที่จะต้องมีการจัดเก็บ เหมือนกับที่ตามหลังโรงไฟฟ้​​านิวเคลียร์[131]
ข้อจำกัดอีกอย่างหนึ่งของ CCS ก็คือการลงโทษด้านพลังงานของมัน นั่นคือเทคโนโลยีนี้คาดว่าจะใช้ระหว่าง 10 และ 40 เปอร์เซนต์ของพลังงานที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้า[132] การนำ CCS มาใช้ในอย่างกว้างขวางอาจลบล้างข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่มีในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา และเพิ่มการบริโภคทรัพยากรอีกหนึ่งในสาม อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเมื่อนำการลงโทษด้านเชื้อเพลิงเข้ามาคิดด้วย ระดับของ CO2 ที่ลดลงโดยรวมก็จะยังคงอยู่ในระดับสูงที่ประมาณ 80-90% เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าที่ไม่มี CCS[133] มันเป็นไปได้สำหรับ CCS เมื่อรวมกับชีวมวล จะส่งผลให้การปล่อย CO2 มีค่าสุทธิเป็นลบ[134] อย่างไรก็ดี ทั้งหมดของโรงงาน BECCS (Bio-energy ที่มี CCS) ที่มีการดำเนินงานในปัจจุบัน (ณ กุมภาพันธ์ 2011) จะดำเนินการอื่นที่ไม่ใช่โรงไฟฟ้​​าจะปล่อยก๊าซเป็นจำนวนน้อยเช่นโรงกลั่นเชื้อเพลิงชีวภาพ[135]
การใช้ CCS สามารถลดการปล่อย CO2 จากโรงไฟฟ้​​าถ่านหินราว 85-90% หรือมากกว่า แต่ก็ไม่มีผลต่อการปล่อย CO2 จากการทำเหมืองแร่และการขนส่งถ่านหิน มันจะทำแน่ๆคือมัน "เพิ่มการปล่อยก๊าซดังกล่าวและมลพิษทางอากาศต่อหน่วยของพลังงานขนส่งสุทธิและจะเพิ่มผลกระทบทางระบบนิเวศ, การใช้ที่ดิน, มลพิษทางอากาศและมลพิษในน้ำทั้งหมดที่เกิดจากการทำเหมือง, การขนส่งและการแปรรูปถ่านหินเนื่องจากระบบ CCS ต้องการพลังงานมากขึ้น 25% ซึ่งหมายถึงการเผาไหม้ถ่านหินมากขึ้น 25% มากกว่าระบบไม่ใช้ CCS"[136]
ความกังวลอีกอย่างหนึ่งคือความคงทนของรูปแบบการจัดเก็บ ฝ่ายตรงข้ามกับ CCS อ้างว่าการจัดเก็บ CO2 ที่ปลอดภัยและถาวรไม่สามารถรับประกันและว่าแม้แต่อัตราการรั่วไหลที่ต่ำมากอาจส่งผลเสียต่อการบรรเทาผลกระทบของสภาพภูมิอากาศใด ๆ[132] ในปี 1986 การรั่วไหลขนาดใหญ่ของ CO2 ที่ถูกเก็บกักไว้ตามธรรมชาติได้พุ่งขึ้นจากทะเลสาบ Nyos ในประเทศแคเมอรูนและทำให้ประชาชน 1,700 คนหมดสติ ในขณะที่คาร์บอนถูกแยกเก็บตามธรรมชาติ บางคนชี้ไปที่เหตุการณ์ที่เป็นหลักฐานสำหรับผลกระทบจากภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้นจากการแยกเก็บคาร์บอนแบบเทียม[49][131]
ด้านหนึ่ง กรีนพีซอ้างว่า CCS อาจนำไปสู่​​การเพิ่มค่าใช้จ่ายโรงไฟฟ้​​าถ่านหินขึ้นเป็นสองเท่า[132] ฝ่ายตรงข้ามกับ CCS ก็อ้างว่าเงินที่ใช้จ่ายกับ CCS จะเบี่ยงเบนความสนใจการลงทุนออกไปจากการแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอื่น ๆ  ในทางตรงกันข้าม CCS จะเป็นที่น่าสนใจทางเศรษฐกิจเมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบอื่น ๆ ของการผลิตไฟฟ้าคาร์บอนต่ำและมองเห็นโดย IPCC และองค์กรอื่น ๆ ว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับการตอบสนองเป้าหมายการบรรเทาผลกระทบเช่น 450 ppm และ 350 ppm[137][138][139]
ค่าใช้จ่าย
แม้ว่ากระบวนการต่างๆที่เกี่ยวข้องกับ CCS จะถูกนำไปสาธิตในอุตสาหกรรมอื่น ๆ ก็ตาม ไม่มีโครงการเชิงพาณิชย์ที่มีการบูรณาการกระบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้น; ค่าใช้จ่ายจึงค่อนข้างมีความไม่แน่นอน บางการประมาณการที่น่าเชื่อถือเร็วๆนี้ได้แสดงให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายในการดักจับและการจัดเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่ USD60 ต่อตัน[140] ที่สอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของราคากระแสไฟฟ้าของสหรัฐประมาณ 6c ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (คิดจากโรงไฟฟ้​​าถ่านหินทั่วไปที่ปล่อยก๊าซ CO2 จำนวน 2.13 ปอนด์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง) ราคานี้จะเป็นสองเท่าของราคาไฟฟ้าอุตสาหกรรมของสหรัฐโดยทั่วไป (ตอนนี้อยู่ที่ประมาณ 6c ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง) และเพิ่มราคาไฟฟ้าขายปลีกสำหรับที่อยู่อาศัยโดยทั่วไปประมาณ 50% (สมมติว่า 100% ของพลังงานผลิตจากถ่านหินซึ่งอาจไม่จำเป็นต้องเป็นกรณีนี้ เนื่องจากมันแตกต่างกันไปในแต่ละรัฐ)  ราคา(โดยประมาณ) ที่เพิ่มขึ้นคาดว่าจะมีแนวโน้มที่คล้ายกันในประเทศที่ต้องพึ่งพาถ่านหินเช่นออสเตรเลีย เพราะเทคโนโลยีและเคมีการดักจับ เช่นเดียวกับการขนส่งและค่าใช้จ่ายการฉีดจากโรงไฟฟ้​​าดังกล่าวจะไม่ได้(ในความรู้สึกโดยรวม)แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากประเทศหนึ่งไปยังอีก ประเทศหนึ่ง
เหตุผลที่ CCS ถูกคาดว่าจะเป็นสาเหตุให้เกิดการเพิ่มขึ้นของราคาพลังงานดังกล่าวมีหลายประการ ประการแรก การดักจับและการบีบอัด CO2 ต้องการพลังงานเพิ่มขึ้น ทำให้ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้​​าที่มีการติดตั้ง CCS เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ  นอกจากนี้ การลงทุนและค่าใช้จ่ายด้านทุนยังมีการเพิ่มขึ้นอีกด้วย กระบวนการจะเพิ่มความต้องการด้านเชื้อเพลิงของโรงไฟฟ้าที่มี CCS ประมาณ 25% สำหรับโรงไฟฟ้​​าถ่านหินและประมาณ 15% สำหรับโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง[4] ค่าใช้จ่ายของเชื้อเพลิงส่วนเกินนี้เช่นเดียวกับค่าใช้จ่ายของระบบการจัดเก็บและอื่น ๆ คาดว่าจะเพิ่มค่าใช้จ่ายของพลังงานจากโรงไฟฟ้​​าที่มี CCS ประมาณ 30-60% ขึ้นอยู่กับสถานการณ์อย่างใดอย่างหนึ่ง โครงการสาธิต CCS ก่อนเชิงพาณิชย์มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่าเทคโนโลยี CCS ที่สมบูรณ์แล้ว; ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมโดยรวมของโครงการสาธิต CCS ขนาดใหญ่ในช่วงต้นคาดว่าจะมีมูลค่า 0.5-1.1 พันล้านปอนด์ต่อโครงการตลอดชีวิตของโครงการ การนำไปประยุกย์ใช้อื่น ๆ ก็เป็นไปได้ ในความเชื่อที่ว่าคาร์บอนที่ถูกกักเก็บสามารถนำมาหาประโยชน์ได้เพื่อชดเชยค่าใช้จ่ายในการดักจับและการกักเก็บ, สถาปนิกวอล์คเกอร์ได้ตีพิมพ์การประยุกต์ใช้ก๊าซ CO2 (CAES) เป็นครั้งแรก เป็นการเสนอให้ใช้ CO2 ที่ถูกเก็บกักเป็นสถานีเก็บรักษาพลังงานเมื่อวันที่ 24 ตุลาคม 2008 ณ วันนี้ ความเป็นไปได้ของการชดเชยค่าใช้จ่ายที่อาจมีศักยภาพดังกล่าวยังไม่ได้รับการตรวจสอบ[141]

ค่าใช้จ่ายของ CCS ขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่ายของการดักจับและการจัดเก็บที่แตกต่างกันไปตามวิธีการที่ใช้ การจัดเก็บทางธรณีวิทยาในโพรงน้ำเกลือหรือในทุ่งน้ำมันหรือก๊าซที่หมดแล้วมักจะมีค่าใช้จ่ายที่ USD 0.50-8.00 ต่อตันของ CO2 ที่ฉีด บวกเพิ่มอีก USD 0.10-0.30 เป็นค่าใช้จ่ายสำหรับการเฝ้าสังเกต อย่างไรก็ตาม เมื่อการจัดเก็บถูกนำไปรวมเข้ากับการสูบน้ำมันแบบก้าวหน้าเพื่อสกัดน้ำมันเพิ่มเติมจากทุ่งน้ำมัน การจัดเก็บจะให้ผลประโยชน์สุทธิเป็นจำนวน USD 10-16 ต่อตันของ CO2 ที่ฉีด (ขึ้นอยู่กับราคาน้ำมันในปี 2003) ตัวเลขนี้มีแนวโน้มว่าจะลบล้างบางส่วนของผลกระทบของการดักจับคาร์บอนเมื่อน้ำมันถูกเผาเป็นเชื้อเพลิง แม้ว่าสิ่งนี้จะถูกนำมาคิดด้วย (ตามที่ตารางข้างบนแสดงไว้) ผลประโยชน์ที่ได้ก็มีน้ำหนักเกินกว่าค่าใช้จ่ายส่วนเพิ่มของการดักจับคาร์บอน
ค่ากระแสไฟฟ้าที่ผลิตจากแหล่งเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน รวมทั้งพวกที่ผสมผสานเทคโนโลยีของ CCS ทั้งหลาย สามารถพบได้ใน'ค่ากระแสไฟฟ้าตามแหล่งที่มา' ถ้าการดักจับ CO2 เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรเชื้อเพลิงแล้ว ดังนั้น CO2 จะเป็นมูลค่ามากกว่าที่จะเป็นค่าใช้จ่าย ข้อเสนอเชื้อเพลิงแสงอาทิตย์หรือวัฏจักรก๊าซมีเทนที่นำเสนอโดยสมาคม Fraunhofer  ท่ามกลางข้อเสนอของคนอื่น ๆ เป็นตัวอย่างหนึ่ง วัฏจักร "เชื้อเพลิงแสงอาทิตย์" [142] นี้ใช้ส่วนเก​​ินของพลังงานหมุนเวีบนไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจนด้วยวิธีอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ[143][144] จากนั้นไฮโดรเจนจะนำไปรวมกับ CO2 เพื่อผลิตเป็นก๊าซธรรมชาติสังเคราะห์ (SNG) และนำปเก็บไว้ในเครือข่ายก๊าซ ดูรายงานค่าใช้จ่ายล่าสุดเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายของการดักจับ CO2 ที่ผลิตโดยแพลตฟอร์มการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ( )
รัฐบาลทั่วโลกได้ให้การสนับสนุนด้านเงินทุนในหลากหลายชนิดที่แตกต่างกันสำหรับโครงการสาธิต CCS รวมทั้งเครดิตภาษี, การจัดสรรและการอนุมัติ เงินทุนจะเกี่ยวข้องกับทั้งความปรารถนาที่จะเร่งกิจกรรมด้านนวัตกรรมสำหรับ CCS ให้เป็นเทคโนโลยีคาร์บอนต่ำและความจำเป็นในการจัดกิจกรรมกระตุ้นเศรษฐกิจ ณ ปี 2011 ประมาณ USD 23.5 พันล้านได้รับการจัดสรรให้พร้อมที่จะสนับสนุนโครงการสาธิต CCS ขนาดใหญ่ทั่วโลก[145]
การดักจับและการจัดเก็บคาร์บอนและพิธีสารเกียวโต
วิธีหนึ่งที่จะให้การสนับสนุนด้านเงินทุนสำหรับโครงการ CCS ในอนาคตอาจจะทำผ่านกลไกการพัฒนาที่สะอาดของพิธีสารเกียวโต ที่ COP16 ในปี 2010 องค๋กรย่อยสำหรับคำแนะนำทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่การประชุมครั้งที่ 33 ขององค๋กรเอง ได้ออกร่างเอกสารเพิ่อแนะนำการรวมกันของการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการจัดเก็บในโพรงที่ก่อตัวทางธรณีวิทยาในกิจกรรมของโครงการกลไกการพัฒนาที่สะอาด[146] ใน COP17 ในเดอร์บัน ข้อตกลงขั้นสุดท้ายก็มาถึงเป็นการยอมให้โครงการ CCS สามารถได้รับการสนับสนุนผ่านกลไกการพัฒนาที่สะอาด[147]
ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม
คุณความดีทางทฤษฎีของระบบ CCS คือการลดการปล่อย CO2 ได้ถึง 90% ขึ้นอยู่กับชนิดของโรงไฟฟ้า โดยทั่วไปผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากการใช้ CCS จะเกิดขึ้นในระหว่างการผลิตพลังงาน, การดักจับ, การขนส่งและการจัดเก็บ CO2 ประเด็นต่างๆที่เกี่ยวกับการจัดเก็บได้มีการกล่าวถึงในหัวข้อเหล่านั้น
พลังงานเพิ่มเติมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดักจับ CO2 และนี่หมายความว่าต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้นเพื่อที่จะผลิตพลังงานจำนวนเท่าเดิม ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของโรงไฟฟ้า สำหรับโรงไฟฟ้าใหม่แบบซุปเปอร์วิกฤตที่ใช้ผงถ่านหินและใช้เทคโนโลยีในปัจจุบัน ความต้องการพลังงานเพิ่มเติมจะอยู่ในช่วง 24-40% ในขณะที่โรงไฟฟ้าแบบก๊าซธรรมชาติวงรอบผสม (NGCC) จะอยู่ในช่วง 11-22% และสำหรับระบบเปลี่ยนถ่านหินเป็นก๊าซวงรอบผสม (IGCC) จะอยู่ในช่วง 14-25% [IPCC 2005][148] เห็นได้ชัดว่าการใช้เชื้อเพลิงและปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นจากการทำเหมืองแร่และการสกัดถ่านหินหรือก๊าซทำให้เกิดปัญหาเพิ่มขึ้นสอดคล้องกัน โรไฟฟ้าที่ติดตั้งระบบกำจัดซัลเฟอร์ในก๊าซไอเสีย (English: flue-gas desulfurization (FGD)) สำหรับการควบคุมก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ก็ต้องการหินปูนในปริมาณที่มากขึ้นตามสัดส่วน และระบบที่ติดตั้งระบบการลดตัวเร่งปฏิกิริยาแบบคัดเลือก (English: selective catalytic reduction systems) สำหรับการลดไนโตรเจนออกไซด์ที่ถูกผลิตขึ้นในระหว่างการเผาไหม้ต้องใช้แอมโมเนียในปริมาณที่มากขึ้นตามสัดส่วน
IPCC ได้จัดให้มีการประเมินการปล่อยมลพิษทางอากาศจากการออกแบบโรงงานที่ใช้ CCS ในรูปแบบต่างๆ (ดูตารางด้านล่าง) ในขณะที่ CO2 จะลดลงอย่างมากแม้ว่าจะไม่เคยถูกดักจับได้อย่างสมบูรณ์ การปล่อยมลพิษทางอากาศก็เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญโดยทั่วไปเนื่องจากการลงโทษด้านพลังงานของการดักจับ ดังนั้นการใช้ CCS นำมาซึ่งการลดลงของคุณภาพอากาศ ชนิดและปริมาณของมลพิษทางอากาศยังคงขึ้นอยู่กับเทคโนโลยี CO2 จะถูกดักจับด้วยตัวทำละลายด่างที่จะจับ CO2 ที่เป็นกรดที่อุณหภูมิต่ำในตัวดูดซับ (English: absorber) และจะปล่อย CO2 ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นในตัว desorber  โรงไฟฟ้า CCS ที่ใช้แอมโมเนียแช่เย็นก็จะมีการปล่อยก๊าซแอมโมเนียสู่อากาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้. "ฟังก์ชันแอมโมเนีย" จะปล่อยแอมโมเนียน้อยลง แต่เอมีนอาจก่อตัวเป็นเอมีนรอง และปรากฏการณ์เช่นนี้จะปล่อยไนโตรซาที่ที่ระเหยเป็นไอได้รวดเร็ว[149] โดยทำปฏิกิริยาด้านข้างกับ nitrogendioxide ซึ่งมีอยู่ในก๊าซไอเสียใด ๆ แม้แต่หลังจากอุปกรณ์กำจัดไนโตรเจนอ๊อกไซด์ (DeNOx) อย่างไรก็ตาม มีเอมีนขั้นสูงระหว่างการทดสอบที่มีความดันไอน้อยหรือไม่มีเลยเพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซเอมีนและไนโตรซามีนเหล่านี้แล้วแต่กรณี อย่างไรก็ตามเอมีนจากโรงไฟฟ้าที่ดักจับได้ทั้งหมดมีบางอย่างที่เหมือนกัน ที่ในทางปฏิบัติ 100% ของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เหลือจากโรงไฟฟ้าจะถูกชะล้างออกจากก๊าซไอเสีย ฝุ่น/เถ้าก็จะถูกดำเนินการในลักษณะเดียวกัน

อ้างอิง

หมวดหมู่:คาร์บอนไดออกไซด์