Med rätt offentliga infrastrukturinvesteringar, Förenta staterna skulle kunna så mycket som fördubbla mängden koldioxidutsläpp som för närvarande fångas upp och lagras över hela världen inom de närmaste sex åren, enligt en analys av Princeton University-forskare.

Författarna föreslår i Proceedings of the National Academy of Sciences ett rörledningsnätverk som skulle överföra koldioxidavfall från etanolraffinaderier i den amerikanska mellanvästern – där spannmål fermenteras för att producera det alkoholbaserade bränslet – till oljefält i västra Texas. Det fångade kolet skulle sedan pumpas in i nästan utarmade oljefält genom en teknik som kallas utökad oljeutvinning, där koldioxiden hjälper till att återvinna kvarvarande olja samtidigt som den slutligen fångas under jorden.

Forskarna fann att detta infångnings- och lagringsnätverk kunde förhindra upp till 30 miljoner ton mänskligt skapad koldioxid från att komma in i atmosfären varje år - ett belopp som motsvarar att ta bort 6,5 miljoner bilar från vägen. För närvarande, cirka 31 miljoner ton koldioxid årligen fångas upp och lagras över hela världen.

Författarna motiverades av en skattelättnad som antogs av kongressen i 2018 års Bipartisan Budget Act för att uppmuntra investeringar i avskiljning och lagring av koldioxid. Deras analys visade att detta storskaliga fångst- och lagringsnätverk endast skulle vara möjligt – och lönsamt för de företag som använder det – om skattelättnaderna kombineras med statliga lån med låg ränta för att finansiera den nödvändiga pipeline-infrastrukturen. Om regeringar gav lågkostnadslån för bara hälften av pipelines, det resulterande mindre skalliga nätverket skulle fortfarande binda 19 miljoner ton koldioxid per år.

"De nya skattelättnaderna är den viktigaste politiken som stimulerar koldioxidavskiljning, användning och lagring (CCUS) i världen idag, " sa första författaren Ryan Edwards, en AAAS Congressional Science and Engineering Fellow i Washington, D.C. som tog sin doktorsexamen. i civil- och miljöteknik från Princeton 2018. Edwards arbetade med analysen som doktorand under medförfattaren Michael Celia, chef för Princeton Environmental Institute (PEI) och Theodora Shelton Pitney professor i miljöstudier och professor i civil- och miljöteknik.

"Det här är första gången vi har en policy framför oss som låter oss seriöst överväga utbyggnad i stor skala, " sa Edwards. "Det finns ett stort intresse för CCUS på olika nivåer, och tvåpartistöd. Vad det inte har funnits är en plan för hur detta skulle kunna hända och hur det skulle se ut."

FN:s mellanstatliga panel för klimatförändringar har identifierat kolavskiljning som en nyckelkomponent för att minska koldioxidutsläppen och hålla planetens medeltemperatur inom 2 grader Celsius över förindustriella nivåer. Att göra det, man beräknar att år 2050, 5, 000 till 10, 000 ton koldioxid måste fångas upp och lagras varje år, Edwards och Celia rapporterar.

Ändå, genomförandet av infrastruktur för kollagring har försvårats av brist på policystöd och stora förhandskostnader för enskilda projekt, sa Celia.

"För att CCUS ska ha någon chans till storskalig utveckling, den nödvändiga infrastrukturen måste byggas, ", sade Celia. "Detta inkluderar pipelines för att transportera CO2 från de platser där den fångas upp till de platser där den kan användas. Vår studie ger en ekonomiskt genomförbar färdplan för att bygga en sådan pipeline, vilket skulle vara ett kritiskt första steg för storskaliga CCUS i USA."

Liknande storskaliga infrastrukturer som Interstate Highway System och elnät har byggts med statlig finansiering och samordning, sa Edwards.

"Vår analys visar att ytterligare offentligt stöd utöver skattelättnaderna kommer att vara nödvändigt för att möjliggöra storskalig utbyggnad på kort sikt, " sa Edwards. "Det är så dessa saker görs - regeringar spelar en nyckelroll. Ett utmärkt exempel nyligen är ledningen för ren energiinfrastruktur av delstatsregeringen i Texas som möjliggjorde den stora vindenergiboomen där."

Edwards och Celia fokuserade på etanolraffinaderier eftersom gasen de producerar är mer än 99 procent koldioxid, vilket gör det bland de mest kostnadseffektiva att fånga, sa Edwards. Däremot han sa, biprodukten av att bränna kol är bara 10-15 procent koldioxid och fångsttekniken är dyr. Kostnaden för att fånga upp koldioxid från kol- eller gaskällor varierar från 50-75 USD per ton, jämfört med cirka 20-30 USD per ton för etanolkällor.

På samma gång, Mellanvästerns etanolraffinaderier – som producerar 43 miljoner ton koldioxid årligen – ligger långt från befintliga koldioxidrörledningar och sitter inte ovanpå geologiska formationer som är lämpliga för att lagra gasen, Edwards och Celia skrev.

Konventionell utvinning från en oljekälla ger cirka 40 procent av den totala oljan i berget, sa Edwards. Injicering av koldioxid i reservoaren möjliggör återvinning av mer olja, vanligtvis omkring ytterligare 15 procent, han sa. Koldioxiden separeras från oljan vid ytan, sedan återförs gasen ner i marken och fångas till slut där.

Nätverket Edwards och Celia föreslår skulle kunna öka ökad oljeutvinning i USA – för närvarande begränsad av en brist på prisvärd koldioxid – med 50 procent, de skrev.

"Detta kan vara en win-win för klimatet och inhemsk energisäkerhet, sa Edwards.

"Den globala efterfrågan på olja förväntas fortsätta efter 2050, så det finns ett behov av ny oljeproduktion, " sa han. "Om det måste finnas mer olja, det är mycket bättre miljömässigt att vi producerar olja på hemmaplan från ett befintligt fält snarare än att borra nya brunnar på platser som Arktis, eller importera det från nya gränser. Att även kunna binda infångat kol gör den övergripande tekniken extremt attraktiv."

Det föreslagna nätverket skulle fortfarande förhindra mycket mer koldioxidutsläpp än vad oljan som det hjälper till att utvinna skulle producera, sa Celia.

"Omfattningen av kolproblemet är så stor att ingen enskild teknik kan lösa det, ", sade Celia. "Fossila bränslen kommer sannolikt att vara en betydande energikälla under överskådlig framtid. CCUS är den enda för närvarande tillgängliga tekniken som kan lösa kolproblemet samtidigt som fossila bränslen fortfarande kan användas. Alla nuvarande prognoser om en framtid med låga koldioxidutsläpp inkluderar betydande mängder CCUS."

Pappret, "Infrastruktur för att möjliggöra användning av koldioxidavskiljning, utnyttjande, och lagring i USA, " publicerades 18 september i Proceedings of the National Academy of Sciences .