אחד האופקים המרתקים ביותר בתחום מדעי הסביבה בשנים האחרונות הוא נושא תפיסת הפחמן הדו-חמצני הרב שנפלט לאטמוספרה. מדובר ברעיון שנועד להתמודד עם אחד המפגעים המסוכנים ביותר לסביבה בהקשר של שינוי האקלים. מחקר ישראלי חדש בדק את האפשרות להשתמש בתפיסת פחמן על מנת לצמצם את פליטות הפחמן הדו-חמצני שמקורן בתחבורה, ומצא שהטכנולוגיה עשויה להיות יעילה מאוד – וכנראה שגם יקרה מאוד.
תפיסת ואחסון פחמן (Carbon Capture and Storage) הוא תהליך שבו פחמן דו-חמצני שנוצר כתוצאה מתהליכים שונים לא משוחרר לאוויר, אלא מופרד משאר תוצרי הלוואי, נדחס, ומאוחסן כך שלא יוכל להיפלט אל האטמוספרה. לא מדובר בשיטה אחת בלבד, אלא בחבילה שלמה של טכנולוגיות ושל תהליכים מורכבים, שניתן לבצע בכמה שיטות שמפותחות על ידי חברות ומוסדות מחקר שונים. כך, למשל, ניתן להעביר אוויר דרך מגדלים המכילים אשלגן קאוסטי המגיב עם הפחמן וסופח אותו ליצירת תערובת נוזלית עשירה בפחמן דו-חמצני. הפחמן שבתערובת משוקע על גבי כדוריות ובהמשך מחממים אותן והוא מופרד מהן.
על פי שיטה אחרת, מתמקדים באוויר הנמצא סמוך למתקני שריפה תעשייתיים המאופיין ברמות גבוהות יחסית של פחמן דו-חמצני. את הפחמן תופסים על ידי שימוש בגרנולות סופחות – חומר גרגירי נקבובי שבאמצעותו אפשר להגדיל את שטח המגע בין האוויר והחומר הסופח. את הפחמן הדו-חמצני אפשר אחרי זה למכור כגז לאחת החברות הגדולות העוסקת בייצור ובתחזוקת חממות.
מתמקדים בתחום התחבורה
הפחמן הדו-חמצני הוא המשמעותי בגזי החממה (מבחינת הכמות שנפלטת לאטמוספרה), ולכן חשוב לצמצם את ריכוזו באטמוספרה על מנת לצמצם ולהאט את שינוי האקלים. על פי הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי אקלים (IPCC), על מנת להגיע ליעדי הסכם פריז – הגבלת ההתחממות הגלובלית ל-1.5 מעלות צלזיוס בלבד עד סוף המאה ה-21 – כנראה שיהיה צורך ליישם את תפיסת הפחמן על לפחות 15-10 אחוזים מגזי החממה שנפלטים ברחבי העולם.
המחקר החדש, שמומן על ידי המדענית הראשית במשרד להגנת הסביבה, ונערך על ידי ד"ר דניאל מדר (חוקר ויועץ מדעי, ממייסדי חברת SP Interface) בשיתוף עם חוקרים ממוסד שמואל נאמן למחקר מדיניות לאומית, התמקד בתחום התחבורה, שאחראי לבדו על כ-15 אחוז מכל פליטות גזי החממה שמקורן באדם בעולם. החוקרים בחנו את האפשרות לשלב תפיסת פחמן בייצורם של שלושה סוגי דלקי רכבים מבוססי גז טבעי: גז טבעי דחוס, מתנול ו-GTL, וכן בייצור חשמל מגז טבעי בתחנות כוח עבור הנעת רכבים חשמליים.
ניתן ליישם את תפיסת הפחמן גם בתעשיות הפחם והנפט, אך המחקר החדש התמקד בגז הטבעי, משום שכיום מתבצעים במדינת ישראל מהלכים שמטרתם לקדם את המעבר לשימוש בדלק זה, שנחשב לירוק יותר מדלקי המאובנים האחרים, לפחות בעת השימוש בו. עם זאת, גם תעשיית הגז הטבעי גורמת לנזקים סביבתיים שונים. "גם הגז הטבעי פולט גזי חממה, אפילו שבהיקף קטן יותר מפחם ונפט – וצריך לטפל בהם", אומר ד"ר גיל פרואקטור, ראש תחום אנרגיה ושינוי אקלים במשרד להגנת הסביבה.
לתפוס 30-25 אחוז מהפליטות
גז טבעי דחוס (גט"ד) כבר נמצא בשימוש בישראל לצורך הנעת משאיות, זאת בניגוד לדלקים האחרים שנבדקו במחקר. החוקרים מצאו שאין צורך להשתמש בתפיסת פחמן בייצורו של דלק זה, מכיוון שכמויות הפחמן הדו-חמצני בגז הטבעי שבמאגרי הגז הישראליים קטנות מאוד, ולכן לא משתחרר פחמן דו-חמצני בתהליך ייצור הגט"ד. בעיית פליטות הפחמן לא תהיה רלוונטית גם אם תתקבל החלטה לייבא גז טבעי לצורך ייצור גט"ד, מכיוון שגז טבעי מיובא מנוקה מפחמן דו-חמצני לפני ייצואו.
דלק שבייצורו כן נפלט פחמן דו-חמצני הוא המתנול, סוג אלכוהול שניתן לייצר מגז טבעי. במקרה של דלק זה, החוקרים מצאו שתפיסת הפחמן לא תועיל רק לסביבה – אלא גם לכיס של היצרן. על פי הממצאים, אם הפחמן הדו-חמצני שנתפס ישולב בשלב מאוחר יותר של תהליך ייצור המתנול, הדבר יגדיל את כמות המתנול שייוצר ב-20 אחוז.
עם זאת, גם אם הפתרון ייושם, התרומה שלו לסביבה תהיה זניחה. על פי המחקר, גם אם היקף השימוש במתנול בישראל ב-2030 יגיע ל-10 אחוז מכלל הדלקים לתחבורה, שילוב תפיסת הפחמן בייצור הדלק תאפשר חיסכון של פחות מאחוז בלבד מכלל פליטות גזי החממה בישראל. מעבר לכך, חשוב להדגיש שלייצור מתנול יש חסרונות סביבתיים בולטים. אם המתנול ייכנס לשימוש נרחב, הדבר יגרום לעליית ריכוזי הפורמלדהיד באוויר: מדובר בחומר שנפלט בעת שריפת המתנול ושעלול לגרום לסרטן ולפגיעות קשות בבני אדם.
תהליך ייצור אחר שגורם לנזק סביבתי רב הוא ה-Gas to liquid: המרת גז טבעי לדלק נוזלי סינתטי שמשמש כתחליף לבנזין או לסולר. "ה-GTL הוא אחד התהליכים הכי לא-סביבתיים והכי בזבזנים אנרגטית בעולם", אומר מדר. ההתעניינות ב-GTL נובעת ממחירו הנמוך של הגז הטבעי בהשוואה לנפט, אבל בהסתכלות על כל מחזור החיים של הדלק, GTL פולט אף יותר פחמן דו-חמצני מדלקים מבוססי נפט. "הסיבה לכך היא שעל מנת לייצר את הדלק הופכים את הגז הטבעי למולקולות אחרות, ואלה תהליכים שדורשים אנרגיה רבה", אומר מדר.
עם זאת, במידה והתהליך כן יכנס לשימוש בישראל, החוקרים ממליצים לשלב בו תפיסת פחמן, פעולה שצפויה לצמצם במידה מסוימת את הנזקים הסביבתיים שייגרמו, תוך עלייה מועטה יחסית של 3.5 אחוזים בעלויות הייצור. אם תתממש התחזית שלפיה בשנת 2030 ה-GTL יהווה 12 אחוז מכלל הדלקים לתחבורה, הרי ששילוב תפיסת פחמן בתהליך יפחית את פליטות גזי החממה של מדינת ישראל ב-4-2 אחוזים.
על אף יתרונותיה הרבים של תפיסת הפחמן, השימוש בשיטה מטפל רק בפחמן הדו-חמצני שנפלט בתהליך הייצור של הדלקים – ולא בכמות הגדולה שנפלטת כשהם נשרפים במכל הדלק של הרכב שלנו. בכלי רכב חשמליים, לעומת זאת, לא נשרף דלק במהלך הנסיעה ולכן גם לא נפלט במהלכה פחמן דו-חמצני לאוויר. החוקרים מצאו שאם תתבצע תפיסת פחמן בשלב ייצור החשמל, בתחנות כוח שמונעות בגז טבעי, תהיה לכך תרומה משמעותית מאוד לצמצום פליטות גזי החממה של ישראל. "במקרה הזה אפשר יהיה לתפוס 30-25 אחוז מכל פליטות גזי החממה של ישראל, אפילו יותר", אומר מדר. "אלה כבר מספרים מאוד רציניים".
עם זאת, יש כאן קאץ': המחיר. העלות של יישום משמעותי ומועיל של האלטרנטיבה הזאת צפויה להגיע למיליארדי שקלים. הסיבה לכך היא העלות הגבוהה של הפרדת הפחמן הדו-חמצני משאר החומרים. בייצור המתנול וה-GTL הפרדה זו מתבצעת כבר היום כחלק מן התהליך, בעוד בייצור החשמל בתחנות הכוח מדובר בתהליך נוסף – שעלותו הנוספת גבוהה במיוחד.
שלב ביניים בדרך
לאחר תפיסתו מועבר הפחמן הדו-חמצני לאחסון, כשהחללים שאותם מציעים החוקרים עבור מטרה זו הם שבעה אקוויפרים (מאגרי מים תת-קרקעיים) בדרום הארץ שמימיהם מלוחים, כך שלא ניתן להשתמש בהם לשתייה. על פי ממצאי המחקר, החלל הפנוי באקוויפרים אלה יספיק לאחסון הפחמן הדו-חמצני שייתפס במהלך 130 עד 800 שנה תוך דליפה אפסית מהם בחזרה לאטמוספרה.
החוקרים מדגישים שיישום הנושא מצריך תמיכה כלכלית ורגולטורית מהמדינה. "כדי שתפיסת הפחמן תתרחש חייבים לקדם את הנושא מבחינת מדיניות", אומר מדר. "אף אחד לא יעשה את זה אם המדינה לא תחליט שהיא עושה את זה".
עם זאת, החוקרים מדגישים גם שתפיסת פחמן היא שלב ביניים בדרך לפתרונות המשמעותיים יותר לבעיית פליטות הפחמן, שכוללים בעיקר מעבר לאנרגיות מתחדשות, כמו אנרגיית שמש ורוח. "היום מדינת ישראל מחויבת ליעד של 17 אחוז אנרגיות מתחדשות עד 2030, וצריך לוודא שנעמוד ביעד הזה, אבל לדעתנו צריך להגדיל אותו כך שיעמוד על סביב ה-30 אחוז", אומר פרואקטור. פתרון נוסף שפרואקטור מדגיש את חשיבותו הוא צמצום צריכת החשמל (באמצעות התייעלות אנרגטית). "יש לנו יעד של צמצום של 17 אחוז בצריכת החשמל, אבל כיום אנחנו כממשלה לא נמצאים בכיוון של לעמוד בו". לדבריו, אין מנוס מהסתכלות קדימה אל היום שאחרי הגז הטבעי. "יש כמות סופית של גז טבעי בים, ובסוף המרדפים האלה ייגמרו. הגז הטבעי צריך להיות גשר שמאפשר לנו לעבור לעולם ללא דלקי מאובנים, זה הכיוון שאליו צועדות מדינות העולם המתקדמות", הוא מסכם.
