Η Ευρώπη βρίσκεται σήμερα στη δίνη ενός πολέμου που έχει ευρύτερες προεκτάσεις εκτός της ευρωπαϊκής ηπείρου με κυρίαρχο χαρακτηριστικό γνώρισμα την έλλειψη ενεργειακής επάρκειας για τις χώρες που απαρτίζουν την Ευρωπαϊκή Ένωση και την φτωχοποίηση του πληθυσμού της. Η ενεργειακή φτώχεια (energy poverty) έχει καθιερωθεί στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή ως όρος αλλά αφορούσε μέχρι τώρα τις περιοχές όπου δεν υπήρχε επάρκεια ενέργειας και ο πληθυσμός είχε δυσκολία αντιμετώπισης των λογαριασμών ηλεκτρικού ρεύματος. Σήμερα φτάσαμε στο σημείο το φαινόμενο της ενεργειακής φτώχειας να επεκτείνεται σε μεγαλύτερο τμήμα του πληθυσμού, ως συνέπεια της αύξησης των τιμών του ηλεκτρικού ρεύματος μετά τον πόλεμο στην Ουκρανία και τη μείωση της ροής φυσικού αερίου από τη Ρωσία στην Ευρώπη. Το φτηνό εισαγόμενο φυσικό αέριο είχε δημιουργήσει την ψευδαίσθηση της εύκολης μετάβασης στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για την Ευρώπη. Κάτι το οποίο αλλάζει άρδην με την έλευση του πολέμου στην Ουκρανία και καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε επειγόντως.
Η περαιτέρω ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα επιφέρει μεγαλύτερη αυτάρκεια και ενεργειακή ανεξαρτησία της Ευρώπης. Η ανάπτυξη συνεχίζεται αδιάκοπα με την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάρκων και ανεμογεννητριών σε όλη την Ευρωπαϊκή ήπειρο. Η γεωθερμική ενέργεια που μπορεί να βοηθήσει σημαντικά την ενεργειακή αυτοδυναμία της Ευρώπης, ειδικά σε περιοχές με υψηλό γεωθερμικό δυναμικό όπως είναι η Ελλάδα δεν έχει αναπτυχθεί επαρκώς. Η χώρα μας διαθέτει ενεργειακό πλούτο που μπορεί να παραχθεί από τη γεωθερμία των νησιών Μήλου, Νισύρου, Λέσβου.
Άλλες μορφές “καθαρής” ενέργειας που μπορεί να βοηθήσουν στην αυτοδυναμία μας είναι η αντλησιοταμίευση και η παραγωγή υδρογόνου. Για την αντλησιοταμίευση, εκτός των ήδη δρομολογηθέντων έργων, υπάρχει προοπτική χρήσης των ορυχείων λιγνίτη, σε Πτολεμαΐδα και Μεγαλόπολη, όπου έχει περατωθεί η εκμετάλλευση λιγνίτη.
Η παραγωγή υδρογόνου προχωρά με γοργά βήματα παγκοσμίως και στην Ευρώπη και βρίσκεται σε σημείο όπου αρχίζουν να καλύπτονται οι πρώτες ανάγκες σε ενέργεια. Το “πράσινο” υδρογόνο, από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, είναι η βέλτιστη λύση αλλά ίσως και άλλες μορφές υδρογόνου με συγκράτηση διοξειδίου του άνθρακα και επαναχρησιμοποίησή του ή αποθήκευσή του μπορούν να φανούν χρήσιμες στις παρούσες συνθήκες όπου θέλουμε να καλύψουμε τις ενεργειακές μας ανάγκες, που προβλέπεται ότι θα αυξηθούν κατά 30% έως το 2040, αλλά ταυτόχρονα να μην επιβαρύνουμε το περιβάλλον. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχοντας ως οδικό χάρτη την "Πράσινη συμφωνία" θέτει ως δεσμευτικούς στόχους της τη δραστική μείωση των εκπομπών του θερμοκηπίου μέχρι το 2050. Για τον σκοπό αυτό, μία διαθέσιμη τεχνογνωσία που συμβάλλει στον περιορισμό του CO2 αποτελεί η τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (CCS) από σημειακές πηγές, όπως είναι οι εγκαταστάσεις του βιομηχανικού κλάδου. Κατά την δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα, το CO2 δεσμεύεται και μεταφέρεται σε επιλεγμένη τοποθεσία για μακροχρόνια γεωλογική αποθήκευση ή αν κριθεί εφικτό επαναχρησιμοποιείται για την παραγωγή νέων προϊόντων.
Το πρώτο στάδιο στο οποίο βασίζονται οι τεχνολογίες που αποσκοπούν στον περιορισμό των εκπομπών CO2 είναι η δέσμευση του. Υπάρχουν τρεις διαθέσιμες τεχνικές ανάλογα με την πηγή προέλευσης του CO2. Όταν προέρχεται από συστήματα παραγωγής ενέργειας και χημικές βιομηχανίες, η δέσμευση πραγματοποιείται πριν την καύση. Στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής συνίσταται η δέσμευση είτε μετά την καύση είτε κατά την καύση σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου (oxy-fuel combustion). Η δέσμευση κατά την καύση σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου βρίσκει εφαρμογή, επιπλέον, στην τσιμεντοβιομηχανία όπως και στην βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα. Αντίθετα με την τυπική καύση, η καύση σε συνθήκες καθαρού οξυγόνου παρέχει περιβάλλον καύσης μειωμένου αζώτου. Όποια μέθοδος καύσης κι αν επιλεχθεί, η δέσμευση υποβοηθάται με τεχνολογίες υλικών που αφορούν διάφορους διαλύτες, μεμβράνες ή στερεά απορροφητικά μέσα.
Μετά την δέσμευση του CO2 ακολουθεί είτε η αξιοποίηση ως νέο εμπορεύσιμο προϊόν είτε η αποθήκευση του σε γεωλογικούς σχηματισμούς. Στην περίπτωση της χρήσης τεχνολογιών δέσμευσης και αξιοποίησης του CO2 (CCU) μεταπωλείται σε βιομηχανίες τροφίμων, ποτών αλλά και παραγωγής χημικών ουσιών ή καύσιμων, οι οποίες το εκμεταλλεύονται εκ νέου για διάφορες ανάγκες τους, όπως στην δημιουργία πολυμερών ή μεθανόλης. Παρόλα αυτά, η δέσμευση και αξιοποίηση είναι μία μερική λύση του μετριασμού των ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα που καταλήγουν στην ατμόσφαιρα, καθώς η αποθήκευση είναι περιορισμένη. Η λύση έρχεται από μία πιο βιώσιμη εναλλακτική τεχνολογία, η οποία προτείνει την αποθήκευση σε γεωλογικούς σχηματισμούς. Χαρακτηριστικά, η δέσμευση και αποθήκευση CO2 (CCS) υπόσχεται την μόνιμη παγίδευση έως και δεκάδων εκατομμυρίων τόνων άνθρακα. Κατά την γεωλογική αποθήκευση του CO2, οι σχηματισμοί στους οποίους θα εγχυθεί το CO2 λειτουργούν ως ταμιευτήρες. Αναμφισβήτητα, δεν μπορούν να θεωρηθούν όλοι οι γεωλογικοί σχηματισμοί ταμιευτήρες. Απαιτούνται συγκεκριμένοι σχηματισμοί που έπειτα από έρευνα και μελέτη έχει εξακριβωθεί ότι φέρουν χαρακτηριστικά που μπορούν να υποστηρίξουν την υλοποίηση ενός έργου CCS. Ενδεικτικά παραδείγματα τέτοιων χαρακτηριστικών είναι: (α) το επιθυμητό πορώδες – διαπερατότητα, (β) το κατάλληλο βάθος στο οποίο αναπτύσσεται ο ταμιευτήρας, (γ) την ύπαρξη του απαραίτητου υπερκείμενου γεωλογικού σχηματισμού που διασφαλίζει την στεγανότητα από τυχόν διαρροές CO2.
Η επιστημονική κοινότητα απαριθμώντας τους καταλληλότερους γεωλογικούς σχηματισμούς για την αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα, καθιστά σαν πρώτη επιλογή τους αλατούχους υδροφορείς, λόγω γνωστών και προσπελάσιμων ενδεχόμενων κινδύνων ή και προβλημάτων. Επεξηγηματικά, οι αλατούχοι υδροφορείς ανήκουν στην κατηγορία των ιζηματογενών πτερωμάτων που συναντώνται σε μεγάλα βάθη και είναι κορεσμένοι σε νερό με υψηλές συγκεντρώσεις διαλυμένων αλάτων. Το ακατάλληλο για πόση και χρήση νερό αυτών των πετρωμάτων μπορεί να απορροφήσει και να απομακρύνει μόνιμα το CO2. Άλλη γεωλογική λύση αποθήκευσης θεωρούνται και οι αλατούχοι δόμοι. Οι αλατούχοι δόμοι αποτελούν τεχνητούς υπόγειους χώρους - σχηματισμούς που προκύπτουν από διεργασίες γεωτρήσεων. Το εγχεόμενο CO2 πληρώνει τον κενό χώρο των δόμων και αποθηκεύεται μόνιμα. Αποτελεσματική στην επίτευξη μηδενικών εκπομπών CO2 κρίνεται επιπλέον και η χρήση εξαντλημένων πεδίων υδρογονανθράκων (depleted hydrocarbon fields). Σε αυτή την περίπτωση, η αποθήκευση του άνθρακα φαίνεται να έχει διπλό ρόλο. Από την μία πλευρά οι κενοί χώροι του εξαντλημένου κοιτάσματος διασφαλίζουν την μακροπρόθεσμη αποθήκευση, ενώ από την άλλη πλευρά το διοχετευόμενο διοξείδιο του άνθρακα συμβάλλει στην ενισχυμένη ανάκτηση ποσοτήτων πετρελαίου ή φυσικού αερίου (CO2 - EOR/EGR), όπου υπό κανονικές συνθήκες εκμετάλλευσης δεν θα ήταν δυνατόν να ανακτηθούν. Αξίζει να σημειωθεί ότι η απόδοση αυτού του είδους ενισχυμένων τεχνικών ανάκτησης επηρεάζεται από πληθώρα παραγόντων, όπως ιδιότητες του ταμιευτήρα και τις φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις που λαμβάνουν χώρα. Εναλλακτικός ταμιευτήρας θεωρούνται επίσης και οι στρωματοειδείς αποθέσεις ανθρακοφόρων κοιτασμάτων. Πολλές φορές τα κοιτάσματα αυτά δεν μπορούν να αξιοποιηθούν όταν το βάθος εμφάνισής τους είναι μεγαλύτερο των 800 μέτρων. Παρόλα αυτά είναι ικανά να λειτουργήσουν αποτελεσματικά σαν μέσα αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο διαρροής CO2 λόγω βάθους. Μία εξίσου αποδοτική μέθοδος αποθήκευσης θεωρείται η ορυκτοποίηση του άνθρακα (CO2 mineralization). Συγκεκριμένα, σε αυτή την τεχνική το CO2 εγχέεται μαζί με νερό σε ταμιευτήρα πλούσιο σε μεταλλικά οξείδια. Οι όξινες συνθήκες που επικρατούν κατά την έγχυση νερού και άνθρακα επιτρέπουν την μετατροπή του CO2 σε ανθρακικά άλατα. Τυπικοί σχηματισμοί για την εφαρμογή της ορυκτοποίησης είναι τα βασαλτικά και υπερβασικά πετρώματα καθώς και οι ψαμμίτες, λόγω της υψηλής συγκέντρωσης μεταλλικών οξειδίων του ασβεστίου, μαγνησίου και σιδήρου που έχουν. Χαρακτηριστικό πλεονέκτημα της ορυκτοποίησης όταν λαμβάνει χώρα σε υπερβασικό ταμιευτήρα είναι ο σχηματισμός μαγνησίτη, το οποίο είναι ένα σημαντικό εμπορεύσιμο βιομηχανικό ορυκτό. Όποιος από τους παραπάνω γεωλογικούς σχηματισμούς και αν επιλεχθεί για να την υπεδαφική αποθήκευση CO2, πέρα από το επιστημονικό κομμάτι της συλλογής γεωλογικών δεδομένων και της συνεχούς παρακολούθησης για περιβαλλοντικούς λόγους , είναι έντονα σημαντική η κοινωνικο-οικονομική διάσταση που αποκτά η εφαρμογή των CCS τεχνολογιών.
Σήμερα, όλο ένα και αυξάνονται τα έργα που κάνουν πράξη την δέσμευση και την μόνιμη αποθήκευση του άνθρακα. Για το έτος 2019, καταγράφηκαν 51 σχετικά έργα σε παγκόσμια κλίμακα, εκ των οποίων τα 19 ήταν σε εμπορική λειτουργία, ενώ υπολογίζεται ότι με την λειτουργία και των 51 έργων θα αποτραπεί η απελευθέρωση 40 εκατομμυρίων τόνων CO2 ετησίως. Στην Ελλάδα υπάρχει καταγεγραμμένη έρευναστη δέσμευση και αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα, πολλών ετών και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ενεργειακή αυτάρκεια της χώρας.
Η δέσμευση και αποθήκευση διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να δώσει πρωτίστως λύση στις ενεργειακές μας ανάγκες αφού θα συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε λιγνίτη για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας τα επόμενα τουλάχιστον 3 χρόνια. Η έρευνα που έχει γίνει τα τελευταία 15 χρόνια στη χώρα με συμμετοχή σε ευρωπαϊκά ερευνητικά έργα (RISCS, STRATEGY CCUS, PilotStrategy) δίνουν τα εχέγγυα για ασφαλή εφαρμογή των τεχνολογιών δέσμευσης διοξειδίου του άνθρακα και αποθήκευση του σε υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς μετην ανάπτυξη κατάλληλου νομοθετικού πλαισίου και χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Με τη συμμετοχήτης Ελλάδας στο έργο STRATEGY CCUS, την καθιστά μία από τις 8 ευρωπαϊκές χώρες που διαθέτουν την βιομηχανία και απαραίτητες τοποθεσίες που μπορούν να υποστηρίξουν την λειτουργία CCS τεχνολογιών. Έτσι, η χώρα μας δημιουργεί το δικό της αναπτυξιακό και επιχειρηματικό σχέδιο, το οποίο με την ολοκλήρωση του έργου θα αποτελεί μέρος μίας κοινής ευρωπαϊκής διαδρομής αποθήκευσης CO2. Μπορεί ακόμα να μην έχει έρθει η ώρα για να εφαρμοστεί έμπρακτα η τεχνογνωσία του CCS, όμως η σημασία της συλλογής δεδομένων και ενημέρωση των τοπικών κοινοτήτων που βρίσκονται σε περιοχές ενδιαφέροντος που προσφέρει το έργο PilotStrategy διεξάγοντας λεπτομερή έρευνα για ταμιευτήρες της Γαλλίας, Ισπανίας και Πορτογαλίας, είναι αξιοσημείωτη.
Η ενεργειακή ανεξαρτησία της Ευρώπης και της χώρας μας δεν θα καταστεί δυνατή, παρά την ανάπτυξη νέων «καθαρών» τεχνολογιών για την μείωση των περιβαλλοντικών προβλημάτων, χωρίς την εξοικονόμηση ενέργειας, κάτι το οποίο εξάλλου είναι προτεραιότητα της Ευρωπαϊκής Ένωσης τα τελευταία χρόνια και μας θυμίζει τα λόγια του Ηλ. Γυφτόπουλου, καθηγητή ΜΙΤ και προέδρου του Εθνικού Συμβουλίου Ενέργειας στη χώρα μας την περίοδο των πετρελαϊκών κρίσεων.
*Ο Δρ. Νικόλαος Κούκουζας είναι Διευθυντής Ερευνών στο Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης
Ο Δρ. Νικόλαος Κούκουζας είναι απόφοιτος του Λεοντείου Λυκείου και κατέχει διδακτορικό δίπλωμα (PhD) Βιομηχανικής Ορυκτολογίας και μεταπτυχιακού διπλώματος (MSc) από την Αγγλία (LeicesterUniversity) και δίπλωμα Γεωλογίας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Είναι Διευθυντής Ερευνών του Ινστιτούτου Χημικών Διεργασιών και Ενεργειακών Πόρων (ΙΔΕΠ) τουΕθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογίας (ΕΚΕΤΑ). Οκ. Κούκουζας έχει επαγγελματική εμπειρία περισσότερο των 30 ετών σε θέματα ενέργειας και περιβάλλοντος, ως επιστημονικός υπεύθυνος περισσότερο των 50 ευρωπαϊκών έργων, ενώ επίσης διετέλεσε Εμπειρογνώμονας στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή, Γενική Διεύθυνση Ενέργειας στις Βρυξέλλες (1999-2003, 2020-2022) και μέλος του ΔΣ του ΙΓΜΕ. Συμμετέχει στην Εκτελεστική Επιτροπή της EURACOAL, είναι συντονιστής εμπειρογνωμόνων για την αποθήκευση υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα στην Ευρωπαϊκή Ένωση Γεωλόγων (EFG), και εκπρόσωπος της χώραςστην Πολιτική και Τεχνική Ομάδα του Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) που συντονίζεται από τοDoE των ΗΠΑ. Έχει δημοσιεύσει περισσότερα από 250 άρθρα σε διεθνή περιοδικά.