Τεχνική και οικονομική αξιολόγηση τεχνολογιών δέσμευσης, αποθήκευσης και αξιοποίησης βιομηχανικών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα

Technical and economical evaluation of carbon capture, storage and utilization technologies (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. ΘΕΟΦΑΝΩ ΝΤΑΦΛΟΥ
  3. Διαχείριση Αποβλήτων (ΔΙΑ)
  4. 14 Σεπτεμβρίου 2024
  5. Ελληνικά
  6. 77
  7. ΠΑΣΧΑΛΙΔΟΥ, ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ
  8. ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΠΑΣΧΑΛΙΔΟΥ | ΠΑΠΑΝΑΣΤΑΣΙΟΥ, ΔΗΜΗΤΡΗΣ
  9. Δέσμευση - αποθήκευση - αξιοποίηση διοξειδίου του άνθρακα, κλιματική αλλαγή, φαινόμενο του θερμοκηπίου, απανθρακοποίηση
  10. ΔΙΑΔΕ
  11. 2
  12. 35
    • Η κλιματική αλλαγή είναι ίσως ο μεγαλύτερος κίνδυνος που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα τα τελευταία χρόνια, με καταστροφικές συνέπειες που έχουν ήδη γίνει ορατές στην καθημερινή ζωή. Σύμφωνα με διεθνείς οργανισμούς και βάσει των εκτιμήσεων της επιστημονικής κοινότητας, το μέλλον του πλανήτη προβλέπεται ζοφερό, αν δεν αντιμετωπιστεί το φαινόμενο. Ήδη οι επιπτώσεις από την αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της Γης είναι εμφανείς, με πολλαπλές αρνητικές συνέπειες τόσο στα φυσικά όσο και στα ανθρωπογενή οικοσυστήματα. Για τον λόγο αυτόν, οι πολιτικές ηγεσίες σε όλο τον κόσμο έχουν κληθεί να λάβουν άμεσα μέτρα και να καταρτίσουν στρατηγικό πλάνο, προκειμένου να αποφευχθεί η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της Γης σε επίπεδα μικρότερα του 1,5 °C σε σχέση με την προβιομηχανική εποχή. Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ), στα πλαίσια αυτής της δράσης, έθεσε ως στόχο να γίνει η Ευρώπη η πρώτη ήπειρος με μηδενικό ισοζύγιο άνθρακα, δηλαδή οι εκπεμπόμενες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα (CO2) να είναι ίσες με αυτές που μπορούν να απορροφηθούν από το οικοσύστημα. Ο φιλόδοξος αυτός στόχος περιλαμβάνει δραστικά μέτρα μείωσης των εκπομπών σε όλους τους παραγωγικούς τομείς, χρηματοδότηση νέων τεχνολογιών για τη μείωση ή την αποφυγή εκπομπών, αποκατάσταση και δημιουργία νέων καταβοθρών άνθρακα, καθώς και οικονομική ενίσχυση των πολιτών, προκειμένου να προστατευθούν ή να αντιμετωπίσουν τις καταστροφές από την κλιματική αλλαγή.

      Είναι προφανές ότι η μείωση των εκπεμπόμενων ποσοτήτων CO2 που θεσμοθετήθηκε από την EE αφορά σε μεγάλο ποσοστό στην παραγωγή ενέργειας και στη βιομηχανική παραγωγή, δραστηριότητες οι οποίες είναι οι κυριότερες πηγές που συνεισφέρουν στην κλιματική αλλαγή. Οι παραπάνω πηγές είναι συνυφασμένες με την οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη, ως εκ τούτου ο στόχος του μηδενικού ισοζυγίου άνθρακα είναι ουσιαστικά στόχος για τη διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ της βιωσιμότητας του πλανήτη και της οικονομικής ανάπτυξης.

      Σε αυτόν τον στόχο, σύμφωνα με τους διεθνείς οργανισμούς, σημαντική θέση στα μέτρα μείωσης των εκπομπών κατέχουν οι τεχνολογίες δέσμευσης, αποθήκευσης και αξιοποίησης CO2 (CCUS technologies). Οι τεχνολογίες αυτές θεωρούνται ο πυλώνας της οικονομικής βιωσιμότητας της βιομηχανίας, δεδομένου ότι δεν είναι εφικτό να μειωθούν άμεσα οι εκπομπές από ορισμένες βιομηχανικές διεργασίες, χωρίς να μειωθεί η παραγωγικότητά τους, ενώ η παραγωγή ενέργειας αποκλειστικά από ανανεώσιμες πηγές δεν εξασφαλίζει ενεργειακή ασφάλεια, ακόμα και με την προβλεπόμενη αύξηση της αποθηκευτικής ικανότητας των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας. Η αλυσίδα της βιομηχανικής δέσμευσης άνθρακα, από την κατακράτηση των εκπομπών μέχρι τη μόνιμη αποθήκευση ή την αξιοποίησή τους, περιλαμβάνει διαφορετικές τεχνολογίες. Η επιλογή της κατάλληλης τεχνολογίας σε κάθε στάδιο αποτελεί μια περίπλοκη διαδικασία στην οποία λαμβάνονται υπόψη η απόδοση, το οικονομικό κόστος, το συνολικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα, καθώς και οι τυχόν τεχνικοί περιορισμοί που μπορούν να προκύψουν σε κάθε εφαρμογή. Επιπλέον, και δεδομένου ότι μέχρι σήμερα όλες οι τεχνικές δεν έχουν εφαρμοστεί σε βιομηχανική και εμπορική κλίμακα, λαμβάνεται υπόψη και η τεχνολογική ετοιμότητα. 

      Στην παρούσα εργασία αναδεικνύεται η ανάγκη εφαρμογής των τεχνολογιών CCUS για την επίτευξη των στόχων απανθρακοποίησης της βιομηχανίας, με σκοπό τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής. Κατόπιν της παρουσίασης του νομοθετικού πλαισίου για τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής στην ΕΕ, αναλύονται οι εφαρμοζόμενες και οι αναδυόμενες τεχνολογίες δέσμευσης, αποθήκευσης και αξιοποίησης CO2. Επιπλέον, σε κάθε στάδιο της αλυσίδας, γίνεται σύγκρισή τους αναφορικά με την τεχνολογική τους ετοιμότητα, το οικονομικό κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας και τους τυχόν περιορισμούς που μπορεί να προκύψουν σε κάθε εφαρμογή.

    • Climate change is probably the greatest hazard facing humanity in recent years, with devastating consequences, already visible in everyday life. According to international organizations, and based on the assessments of the scientific community, the future of the planet is predicted to be bleak if the issue is not addressed. Τhe effect of the Earth's atmosphere average temperature increase is already evident, with multiple negative impacts on both natural and man-made ecosystems. For this reason, political leaders around the world have been called upon to take immediate action and draw up a strategic plan, in order to keep the average temperature increase to less than 1.5 °C compared to the pre-industrial levels. The European Union (EU), as part of this action, set the goal of becoming the first continent with a zero carbon balance, i.e. the emitted amounts of carbon dioxide (CO2) to be equal to those absorbed by the ecosystems. This ambitious goal includes drastic measures to reduce emissions in all productive sectors, investments in new technologies to mitigate or avoid emissions, restoration and creation of new carbon sinks, as well as financial support to citizens to protect them from (or cope with) disasters from climate change.

                  Obviously, the EU legislated decarbonization covers a large percentage of the energy and industrial production activities which are the main contributors to climate change. These sources are intertwined with economic and social development, therefore the goal of zero carbon balance is essentially an attempt to maintain balance between sustainability of the planet and economic development.

      According to international organizations, CO2 capture, storage and utilization technologies (CCUS technologies) play an important role in emission reduction measures. These technologies are considered the pillar of the economic viability of the industry, as it is impossible to directly reduce emissions from certain industrial processes without reducing their productivity, while the production of energy from renewable sources exclusively does not ensure energy security, even when considering the projected increase in the storage capacity of the energy storage systems. The chain of industrial carbon sequestration, from the capture of emissions to their permanent storage or utilization, includes different technologies. Selecting the appropriate technology at each stage is a complex process that takes into account performance, financial cost, overall environmental footprint, as well as any technical limitations that may arise. In addition, and given that to date not all techniques have been implemented on an industrial and commercial scale, technological readiness is also taken into account.

      This thesis highlights the need to apply CCUS technologies to achieve the decarbonization of the industry sector in order to mitigate climate change. Following the presentation of the legislative framework for limiting climate change in the EU, the applied and emerging technologies for CO2 capture, storage and utilization are analyzed. In addition, at each stage of the chain, they are discussed in terms of their technological readiness, the financial cost of installation and operation and any limitations that may arise.

  13. Hellenic Open University
  14. Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 4.0 Διεθνές