Бортовое улавливание углекислого газа не сможет полностью заменить переход морского транспорта на низкоуглеродные виды топлива. Но оно способно сократить выбросы парниковых газов почти наполовину и стать одним из промежуточных решений на пути к декарбонизации судоходства. К такому выводу пришли ученые из Исследовательского центра Юлиха в Германии и Лейденского университета в Нидерландах, которые впервые оценили работу подобных систем на двух реальных судах.
В своей работе рассматривали два реальных судна с разными условиями эксплуатации: крупный газовоз, перевозящую сжиженный природный газ (СПГ) из США в Нидерланды, и один из крупнейших в мире плавучих кранов Sleipnir, выполняющий монтаж морских платформ в Северном море. Для анализа использовались реальные данные о работе двигателей за несколько лет, режимах их нагрузки, выбросах метана и результаты испытаний системы улавливания CO₂, проведенных в рамках проекта EverLoNG. Это позволило максимально приблизить расчеты к условиям реальной эксплуатации.
Принцип работы технологии во многом напоминает системы, уже применяемые на электростанциях. Выхлопные газы пропускают через раствор, который поглощает углекислый газ. Затем CO₂ отделяют, сжижают, хранят в специальных резервуарах на борту, а после прибытия судна в порт отправляют на постоянное геологическое хранение.
Если учитывать только выбросы из судовой трубы, технология выглядит весьма эффективной: она позволяет задерживать 72-82% образующегося углекислого газа. Однако сама установка требует дополнительной энергии. Для ее работы необходимо нагревать растворитель, сжимать CO₂, перекачивать жидкости и хранить уловленный газ до выгрузки в порту. Поэтому расход топлива возрастает. При этом его величина сильно зависит от конструкции судна. Так, для газовоза дополнительное потребление топлива достигает около 15%, тогда как для Sleipnir – всего 5-6%, поскольку на этом судне удалось использовать тепло выхлопных газов вместо дополнительного котла.
Когда ученые учли весь жизненный цикл технологии (от добычи и транспортировки топлива до перевозки и геологического хранения уловленного CO₂), итоговый эффект оказался заметно ниже. В зависимости от типа судна и условий эксплуатации суммарное сокращение выбросов парниковых газов составило 32-55%, а для двух рассмотренных судов – около 40% и 46%.
Одним из наиболее важных выводов исследования стала роль утечек метана. Оказалось, что именно они во многих случаях становятся главным фактором, ограничивающим эффективность технологии. Особенно это касается судов, работающих на СПГ: если часть метана не сгорает в двигателях и попадает в атмосферу, климатический эффект от улавливания CO₂ заметно снижается.
Исследователи также оценили, не создает ли новая технология дополнительных экологических проблем. Из-за более высокого расхода топлива немного увеличиваются выбросы оксидов азота, аммиака и некоторых других загрязняющих веществ. Для большинства экологических показателей этот рост составил 5-25%. Однако, по мнению ученых, такие изменения не настолько значительны, чтобы поставить под сомнение целесообразность применения бортового улавливания CO₂.
В целом исследование показало, что эффективность технологии определяется особенностями каждого конкретного судна – типом двигателей, режимом их работы, возможностью использовать тепло выхлопных газов и даже маршрутом плавания. Поэтому устанавливать такие системы без предварительных расчетов невозможно. Кроме того, для их массового внедрения потребуется создать целую инфраструктуру для приема, транспортировки и геологического хранения уловленного CO₂ в портах. Именно поэтому ученые рассматривают бортовое улавливание не как замену низкоуглеродным видам топлива, а как промежуточную технологию, которая поможет сократить выбросы уже в ближайшие десятилетия, пока производство альтернативных видов топлива и необходимая инфраструктура еще только развиваются.
