Біоенерге́тика з використа́нням техноло́гії уло́влювання та зберіга́ння вуглецю́ (BECCS) або як ще називають Біо-CCS — є біоенергетичною технологією пом'якшення впливу викидів парникових газів на зміну клімату, завдяки комбінуванню виробництва біопалива з біомаси, разом з уловлюванням і зберіганням вуглецю.Obersteiner, M., Azar, C., Kauppi, P., Möllersten, K., Moreira, J., Nilsson, S., Read, P., Riahi, K., Schlamadinger, B., Yamagata, Y., Yan, J., and van Ypersele, J. P.: (2001) “Managing climate risk” , Science, 294(5543), 786—787. BECCS може давати негативний викид вуглецю (вуглекислого газу, CO2) в атмосферу (тобто поглинати вуглець з атмосфери), чим сприяє декарбонізації, покращенню емісійного бюджету CO2, та зменшенню парникового ефекту і глобального потепління. Крім того, вловлений CO2 використовується для виробництва інших цінних продуктів, таких як сечовина, полікарбонати, метанол, диметиловий етер та багато інших.
У Четвертому оціночній доповіді МГЕЗК Міжурядової групою експертів по зміні клімату (МГЕЗК) було зазначено (підкреслено), що BECCS є однією з ключових технологій для досягнення в атмосфері низької концентрації оксиду вуглецю.Fischer, B.S., N. Nakicenovic, K. Alfsen, J. Corfee Morlot, F. de la Chesnaye, J.-Ch. Hourcade, K. Jiang, M. Kainuma, E. La Rovere, A. Matysek, A. Rana, K. Riahi, R. Richels, S. Rose, D. van Vuuren, R. Warren, (2007)“Issues related to mitigation in the long term context”, In Climate Change 2007: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Inter-governmental Panel on Climate Change [B. Metz, O.R. Davidson, P.R. Bosch, R. Dave, L.A. Meyer (eds)], Cambridge University Press, Cambridge. За оцінками Королівського суспільства негативні викиди які можуть бути перероблені BECCS еквівалентні від 50 до 150 ppm зниження глобальної атмосферної концентрації двоокису вуглецю і згідно з підрахунками Міжнародного енергетичного агентства (МЕА), проект «Блакитна карта» щодо пом'якшення наслідків зміни клімату потребує переробки за допомогою BECCS до 2050 року більше ніж 2 гіга тон негативних викидів. Поняття BECCS взято з інтеграції галузей переробки біомаси або біоелектростанцій з уловлення та зберігання вуглецю. BECCS є однією з форм де вуглець вилучається, поряд з використанням таких технологій як біовугілля, уловлювання вуглецю та захоронення біомаси.
Негативні викиди
Основна привабливість BECCS полягає в його здатності призвести до негативних викидів СО2. Уловлювання вуглецю при використанні біоенергетичних джерел дозволяє ефективно видаляти CO2 з атмосфери.Read, Peter; Lermit, Jonathan (2005)."Bio-Energy with Carbon Storage (BECS): a Sequential Decision Approach to the threat of Abrupt Climate Change" . Energy (International Energy Workshop) 30 (14): 2654—2671. Retrieved 2009-09-05 Біо-енергію отримують з біомаси, яка в свою чергу є поновлюваним джерелом енергії і слугує поглиначем вуглецю в процесі свого зростання. Під час виробничих процесів, біомаса спалюється або перероблюється з викидом CO2 в атмосферу. Таким чином, процес призводить до чистого нульового рівня викидів СО2, це може бути як позитивно так і негативно змінено в залежності від викидів вуглекислого газу пов'язаних зі зростанням біомаси, транспортування і обробки, див. нижче в розділі екологічні міркування .Cassman, Kenneth G. (2007)."Food and fuel for all: realistic or foolish?" Biofuels Bioproducts and Biorefining 1: 1. Pp 18-23 doi:10.1002/bbb.3 Уловлювання та зберігання вуглецю (технологія CCS або УХУ) використовується для перехоплення викиду CO2 в атмосферу і перенаправлення його в геологічні сховища.Möllersten, K., Yan, J. and Moreira, J. R.: (2003)“Potential market niches for biomass energy with CO2 capture and storage: Opportunities for energy supply with negative CO2 emission.” Biomass and Bionenergy, 25, pp 273—285 Вилучення вуглецю з біомаси відбувається не тільки на біо-електростанціях, а також у целюлозно-паперової промисловості і при виробництві біопалива, таких як біогаз і біоетанол. Тому технологія BECCS також може бути використана і для цих промислових процесів .Möllersten K., Zuzana, C. and Obersteiner, M.: (2003)“Potential and cost-effectiveness of CO2 reductions through energy measures in Swedish pulp and paper mills”, Energy, 28, pp 691—710. doi:10.1016/S0360-5442(03)00002-1
Стверджується, що за допомогою технології BECCS, вуглець залишається у захворюванні в геологічних утвореннях на дуже тривалий період часу, в той час як наприклад дерево тільки зберігає свій вуглець протягом свого життя. У своєму звітньому доповіді МГЕЗК про результати спостереження за використання техніки CCS зазначено, що частка збереженного вуглецю в геологічних пластах, ймовірно, перевищить 99% протягом більш ніж 1000 років. У порівнянні з іншими типами поглиначів вуглецю, таких як океан, дерева і ґрунт, технологія BECCS, ймовірно, забезпечить кращу стабільність .IPCC, (2005) “Chapter 5: Underground geological storage” IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. De Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp195-276.
Кількість CO2, яке було випущено на сьогоднішній день вважається занадто великим, щоб бути можливим для поглинання звичайними поглиначами, такими як дерева та ґрунт для досягнення низьких цілей зі скорочення викидів.Hare, B., and Meinshausen, M.: (2006) “How much warming are we committed to and how much can be avoided?” Climatic Change, 75, pp 111—149. Зокрема накопичених викидів, протягом цього століття буде добавлена значна кількість майбутніх викидів, навіть при найвищих амбіціях зі сценаріем з низьким рівнем викидів. Тому BECCS пропонуєтьця як технологія для зворотної тенденції викидів СО2 в атмосферу та створення глобальної системи негативних викидів.Azar, C., Lindgren, K., Larson, E.D. and Möllersten, K.: (2006) “Carbon capture and storage from fossil fuels and biomass – Costs and potential role in stabilising the atmosphere” , Climatic Change, 74, 47-79.Knopf, Brigitte, et al. D-M2.6:Report on first assessment of low stabilisation scenarios. Project deliverable: Adaptation and Mitigation Strategies: Supporting European Climate Policy, Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), 2008. Це означає, що викиди не тільки будуть дорівнювати нулю, а навіть стануть негативними, у такому разі не тільки викиди, а й абсолютна кількість СО2 в атмосфері буде скорочено.
Застосування Джерело CO2 Джерело Сектор Електростанції При спалюванні біомаси або біопалива в пару або газі генераторів відбувається викид СО2 як побічного продукту Енергія Теплові електростанції Спалювання біопалива при виробництві тепла викидає СО2 як побічний продукт. Зазвичай використовується для централізованого теплопостачання Енергія Целюлозно-паперової промисловості CO2 виробляється в котлах-утилізаторах CO2 виробляється в печах для випалу вапна Для технологій газифікації, СО2 утворюється в ході газифікації чорного лугу та біомаси, таких як кора дерева і деревних *Величезні обсяги СО2 також випускаються при спалюванні синтез-газу, продуктів газифікації, в комбінованому процесі циклу Промисловість Виробництво етанолу Ферментація біомаси, таких як цукрового очерету, пшениці чи кукурудзи відбувається викид СО2 як побічного продукту Промисловість Виробництво біогазу При виробництві біогазу в процесі модернізації, СО2 виділяється з метану при одержанні більш високої якості газу ПромисловістьВиробництво біоводнюЛанцюг поставок BECCS може виробляти до 12,5 млн тонн водню (H2) з біомаси відходів на рік, за підрахунками в Європі (на 2022 рік ~10 млн тонн H2 на рік використовується в Європі) і видаляти до 133 млн тонн CO2 на рік з атмосфери (або 3% від загального обсягу в Європі викидів парникових газівПромисловість, сільське господарство
Технології Для уловлювання СО2 з біотичних джерел зазвичай використовуються ті ж технології, як і для уловлювання двоокису вуглецю з традиційних джерел викопних видів палива. У цілому, існують три різні типи технологій: після спалювання, до спалювання, спалювання збагаченого киснем палива .IPCC, (2005)“Chaper 3: Capture of CO2” IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Metz, B., O. Davidson, H. C. De Coninck, M. Loos, and L. A. Meyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp 105—178.
Політика На основі чинного Кіотського протоколу, проекти з уловлення та зберігання вуглецю вважаються не придатними як інструмент щодо скорочення викидів, і які могли б бути використані для Механізму чистого розвитку (МЧР) або для спільного впровадження (СВ). Визнаючи технології CCS як інструмент щодо скорочення викидів має життєво важливе значення для здійснення впровадження таких установок, так як немає інших фінансових мотивів для впровадження таких систем. Все більше зростає підтримка, щоб CCS і BECCS були включені до протоколу. Були проведені дослідження, звіти яких показують як це можливо здійснити, звіти стосуються в тому числі і BECCS.Grönkvist, S., Möllersten, K. and Pingoud, K.: (2006)“Equal opportunity for Biomass in Greenhouse gas accounting for CO2 capture and storage: A step towards more cost-effective climate change mitigation regimes,” Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 1083—1096. Щоправда 16 Конференція Сторін РКЗК ООН та 6 Нарада Сторін Кіотського протоколу, що відбулася в м. Канкун, Мексика (листопад-грудень 2010 року), в рамках роботи Спеціальної робочої групи з подальших зобов'язань країн Додатку І Кіотського протоколу, зобов'язала Спеціальний орган з впровадження розглятути принципи та методології пов'язані з включенням технології уловлення та зберігання вуглецю до проектів, що відповідають Механізму чистого розвитку.
Екологічні міркування Деякі з екологічних міркувань і інші побоювання щодо широкого впровадження BECCS аналогічні тим, що існують для CCS. Проте, велика частина критики по відношенню до CCS є те, що це може посилити залежність від виснажуваних джерел викопних видів палива і екологічно агресивного видобутку вугілля. Але це не стосується BECCS, так як ця технологія заснована на відновлюванії біомасі. Існують, однак, інші фактори, які пов'язані з BECCS і це побоювання, пов'язані з можливим збільшенням використання біопалива. Виробництво біомаси характеризується спектром стійких обмежень, таких як: брак орних земель і прісної води, втрата біологічного різноманіття, конкуренція з виробництвом продуктів харчування, вирубка лісу та брак фосфор.Ignacy, S.: (2007) “The Biofuels Controversy” , United Nations Conference on Trade and Development, 12 Дуже важливо переконатися, що біомаса використовується таким чином, щоб максимально збільшити використання енергії та користі для клімату. Деякі запропоновані сенарії розгортання систем BECCS розкритикували, зокрема в тих випадках де буде виникати велика залежність від зростаючого надходження біомаси .Mongabay: (Nov 2007), «Carbon-negative bioenergy to cut global warming could driver deforestation: An interview on BECS with Biopact's Laurens Rademakers», http://news.mongabay.com/2007/1106-carbon-negative_becs.html , Retrieved 2009-09-07.
Ці системи можуть мати інші побочні ефекти. Проте в наш час немає необхідності розширювати використання біопалива в енергетичних або промислових цілях для забезпечення розгортання BECCS. Вже на сьогоднішній день існує значна кількість викидів СО2 з виробництв працюючих на біомасі, які й можуть бути використані для BECCS.Хоча, за можливих сценаріїв майбутнього для системи біо-енергії, це може бути важливим фактором.