טכנולוגיות ללכידת פחמן: כלי יעיל לצמצום פחמן דו חמצני או מהלך מופרז לטובת האקלים?

טכנולוגיות ללכידת פחמן מעוררות ויכוחים כהן אחד מפתרונות האקלים שנועדו להפחתה משמעותית של CO2

בשנים האחרונות, נושא לכידת הפחמן הדיגיטלי (Carbon Capture) עלה לסדר היום במסגרת מאמצי החברה להתמודד עם שינויי האקלים. שיטות אלה מכוונות להפחתת פליטות מתוך תעשיות שנחשבות לקשות להפקיר, כמו תחנות כוח ותעשיות כבדה, אך מומחים מפקפקים האם הפתרונות הללו נושאים השפעה מספקת לנוכח ההתחממות הגלובלית ההולכת ומתגברת.

כיצד פועל הלכידה המרכזית של הפחמן וסוגי הלכידות המרכזיים

לכידות הפחמן שואבת את CO2 מהפליטות התעשייתיות או ישירות מהאטמוספירה לפני שזו מתפזרת אל הרקיע. התהליך כולל שלושה שלבים עיקריים: לכידה באמצעות ממיסים כימיים או ממברנות, דחיסת הגז לשם שינוע בצינורות, והזרקת הפחמן לעומק הקרום אל תוך שכבות סלע יציבות עבור אחסון ארוך טווח. מהנדסים מתכננים מערכות אלו בעיקר למקורות נקודתיים, כמו מפעלים המפזרים תוצרי שריפה מרוכזים של CO2, מה שמאפשר לכידה ראשונית יעילה יותר מאשר הוצאת גז דליל מהאטמוספירה הכללית.
השיטות המובילות ללכידה כוללות לכידה לאחר השריפה, שבה הגזים הזוללים את הפחם מנותחים לאחר הבעירה, ולכידה לפני הבעירה, כאשר הדלק נגז ומבודד ראשונית, וכן הבעירה באוקסיגן טהור שמייעלת את ההפרדה בין הפחמן לאוויר.

כיום, רוב הפרויקטים המרכזיים מתמקדים בלכידה מקורות נקודתיים, כמו תחנות כוח ומפעלים לתחמושת נפט, שבהן ריכוזי הפחמן מגיעים ל-10-15%. לכידה ישירה מהאטמוספירה (DAC), למרות שהיא יקרה יותר ומחירה נע סביב 600 דולר לטון היום, מבטיחה פוטנציאל להרחבת היקף הפעולה עם הזמן, במיוחד כאשר פתרונות אקלים נוספים ייכנסו לשימוש. שיטה נוספת, המשלבת בין גידול צמחים ליכולת ללכוד פחמן ולשלב זאת באחסון או בפיתוח אנרגיה, נקראת BECCS (אנרגיה מבוססת כדור הארץ עם לכידה ואחסון פחמן), וכאן הצמחייה סופגת את הפחמן מהאטמוספירה בזמן הגידול, והוא משולב בתהליך הפקת האנרגיה ליצירת פליטות שליליות באופן פעיל שמצמצם את ריכוזי הפחמן באוויר.
פתרונות חדשים כמו חומרים סופגים מוצקים או תהליכים אנזימטיים שואפים להפחית את צריכת האנרגיה והעלות, בעוד שמערכות מבוססות ממברנות מסננות את הגז כאילו היו מסננת, ומותאמות לפעילות מקומיות זעירות יותר. כל סוג של טכנולוגיה תורם למערך הכולל של הפחתת הפחמן, כאשר סופגים מוצקים חוסכים עד מחצית באנרגיה יחסית לממסים-liquid, והתפיסות האנזימטיות מושאות לחיקוי תהליכים טבעיים של הפוטוסינתזה, ומותאמות למערכות מודולריות.

במצב אופטימלי, מערכות אלו משיגות שיעורי לכידה של מעל ל-90%, באמצעות ממיסים כמו אמינים הקושרים את הפחמן באופן סלקטיבי, ורגע אחר כך משחררים את הגז הטהור לאחסון. תהליך ההובלה לרוב נע על קווי תשתית דומים לאלו של גז טבעי, ואורכו מאות קילומטרים, אל מטעי נפט ריקים או אקוויפרים סולפטיים, שם הפחמן מופך לסלע יציב במשך מאות שנים. תהליך זה ממצב את הכרטיס כפתרון מעשי לגשרים תעשייתיים כמו תעשיית הבלוקים והפלדה, שבהן החשמל עדיין אינו הפתרון העיקרי, ומאפשר שיתוף פעולה עם פעולות שימור יערות והגברת יעילות האנרגיה במסגרת פתרונות אקלים רחבים יותר. ​

יתרונות, אתגרים ופרויקטים בשטח

טכנולוגיות אלה יכולות לצמצם עד ל-14% מהפליטות הגלובליות עד 2050, בהנחה שימוגש מספיק מאמץ והיקף השימוש יוגדל באופן מואץ, על פי מודלי אקלים. הפתרונות משמשים ככלי לגישור על הפערים הנותרים בתעשיות שקשה להן להפחית את הפליטות, תוך שמירה על מקומות עבודה, ותמיכה בפעולות להפחתת CO2 לצד שיפורים ביעילות. בשילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשת, ההשפעה מוגברת, מפני שהפחמן שנתפס נשאר קבור במשך מאות שנים, והשימוש בו כמקור לערך מציאותי, למשל לייצור דלק סינטטי או לתוספות לבטון, מייצר תמריצים כלכליים. מודלים כלכליים שהוגשו על ידי IPCC מדגישים כי בלי לכידת הפחמן, קווי הינתקות ב-1.5°C יהפכו לבלתי אפשריים, שכן הלכידה כוללת בין 5 ל-15 ג'יגטון של CO2 בשנה עד אמצע המאה. בתעופה ובצילום ימי, תהליכי CCUS (הכנסה, לכידה וייצוב) מאפשרים להפחית את הפליטות נטו, מבלי לשנות את המנועים, בעוד השקעות בשיטות להפקה משופרת, כמו חידוש חופות נפט ישנות, מייצרות תערובות מצומצמות של מצבורי נפט, ומאזנות בין ביטחון אנרגטי ופעילות אקלימית.

עם זאת, עלויות גבוהות – לרוב בין 50 ל-100 דולר לטון שנלכד – מהווים מחסום ליישום נרחב ללא סובסידיות או תמריצי מחיר פחמן. בניית תשתיות דורשת השקעות של מיליארדי דולרים, ומפעל גדול אחד עלול לעלות בין 2 ל-3 מיליארד דולר, בעוד שההנגשה האנרגטית מצמצמת ביעילות של 20-30%, ומעלה באופן עקיף את השימוש בדלקים, אלא אם מקור האנרגיה נקי. אתרי האחסון דורשים גאולוגיה מתאימה, לרוב בסלעי משקעים, ומהווה אתגר בלגיטימציה ציבורית, על אף הטכנולוגיות המודרניות שמקטינות סיכון לדליפות – פחות מ-0.01% בטעימות. ההתרחבות של הפרויקטים נעדרת את הצרכים המיידיים: כרגע קיימות 24 מפעלים מסחריים בלבד, שהעומס שלהם מבצע לכידה של 0.1% בלבד מפליטות העולם, והעיכובים בשרשרת האספקה של אמינים וצינורות מונעים את ההתקדמות.

הדוגמות המובילות מצביעות על תזוזה חיובית. Norway's Northern Lights מדגימה את כל שרשרת ה-CCS, הכוללת לכידת הפחמן מיצרנים אירופיים, שינוע על פני הים הצפוני ואחסון של חמש מיליון טונות בשנה באקוויפר מלוחים מתחת לפני השטח – הושקה בשנת 2024 במימון של 2.8 מיליארד דולר ממגזר פרטי וממשלתי, והיא מהווה את תחילת המרחב לאחסון פתוח באירופה. קבוצת HyNet בצפון-מערב אנגליה שואפת ללכוד עד 27 מיליון טונות בשנה, כשאותן משאבים מגיעים ממתקני תעשייה ומתחנות כוח, ותומכת בממשלת בריטניה עם השקעה של 22 מיליארד דולר, שמקשרת בין הפקת гидrogen כחול וחימום תעשייתי באמצעות קווי צינור באורך 50 ק"מ המגיעים לליברפול. באמריקה, מפעל Petra Nova בטקסס משדרג מרכיב של פחם לייצור בנזין ודלקים חכמים, ומצליח ללכוד מעל ל-1.6 מיליון טונות בשנה, ומגיע לרמת זמינות של 82% לאחר ההפעלה מחדש בשנת 2025. במקביל, מפעל Orca באיסלנד משאיב 36,000 טונות של CO2 ומחזיר אותו לסלעים וולקניים בתוך שנתיים. סך הכול, כל הפרויקטים הללו שומרים על מעל ל-45 מיליון טונות בשנה, עם יותר מ-300 פרויקטים בפיתוח, שכוללים את Northern Lights שמסוגלת לקטלג מקורות מגוונים, את HyNet שמרחיבה את הפרויקטים, את Petra Nova שמחדשת את ההיסטוריה, ואת Orca שמשרישה את הטכנולוגיה של הסרת הפחמן. ​

סיכונים, מגבלות והכיוונים העתידיים

אחסון תת-קרקעי של הפחמן נושא סיכון נמוך לדליפות, אך טכנולוגיות המודרניות מאפשרות ניטור רציף באמצעות סייסמולוגיה ותרמוגרפיה, ומזהמים משמשים לאיתור תקלות. המבקרים טוענים כי לכידת הפחמן עשויה להאריך את משך השימוש בדלקי מאובנים, אם לא יופסק השימוש בהם במהרה, ולכן עשויה להחליש את הצורך במהפכה כוללת של תחליפים. ללא הפחתת פליטות מקיפות, תהליכי הלכידה יישארו חלקי פתרון בלבד. חשוב גם לציין שמפעלים המשתמשים בלכידה עלולים עדיין לחדול לשרוף גז טבעי שמועבר בצינורות, ומכאן שיש לשלב פעולות לכישת הפחמן לצד הפחתות מדידיות של פליטות ראשוניות. קיימות גם סוגיות אתיות, מפני שכספים שמושקעים בלכידת הפחמן עשויים להחליש את ההשקעות במקורות מתחדשים, כאשר חברות נפט משקיעות כ-20% בתקציב המחקר והפיתוח של CCUS, תוך הרחבת קידוחי הנפט שלהם. בנוסף, ההחלטות באשר למיקום המאגרי אחסון מעלות שאלות של שיקול דעת, עם דרישה לשקיפות ולבדיקות סיכונים הגונות. בנוסף, הדעות לגבי התפקיד של CCUS בפתרונות האקלים משתנות, כשהעובדה היא שהמודלים מראים כי ללא לכידת הפחמן, לא ניתן יהיה להגיע ביעילות ל-1.5°C של עלייה בטמפרטורת כדור הארץ, ובסיכומו של דבר, שימוש רחב ידרוש חיבור בין הטכנולוגיה למדיניות, לשיפורים טכנולוגיים, ולשינויים בהתנהגות, כדוגמת מעבר לתחבורה חשמלית, תפרחות תזונתיות וצמצום שימוש במשאבים.

ההשקעות הטכנולוגיות בתחום מסתמנות כגידול שנתי של כ-6.2%, עד 2030, ומקבלות רוח מהמדינות והחברות הגדולות שמכוונות להשגת יעדי הפחתת הפחמן ההולכים ומתגברים. חידושים כלולים באמינים זולים יותר, תהליכי אוטומציה ובינה מלאכותית לשיפור יעילות, וכיסוי של פרויקטים של בית גידול לבדיקת טכנולוגיות בשטח. תעשיות מבוססות תאפשרנה כנראה יצירת מפעלים שלמים המתמחים בלכידה בזבוזי אנרגיה באמצעות טכנולוגיות בקנה מידה גדול בעתיד הקרוב. כדי לעודד אימוץ נרחב, מדינות יוסיפו תמריצים כמו מסי גבול פחמני לצד תקנות מחמירות שיחייבו חברות להצטייד בטכנולוגיות לגידול היכולות המדידות והכלכליות.

המפתח לחשיפת הפוטנציאל המלא של לכידת הפחמן

ככל שהניסויים והפרויקטים המודרניים מצליחים להוכיח את אמינות הטכנולוגיה והעלויות יורדות, קרנות לאומיות ולפרטיות משקיעות יותר ויותר בפיתוח ואימוץ הטכנולוגיות בשוק הרחב. מדינות כמו נורווגיה והממלכה המאוחדת מובילות בימים אלה את המהלך ליישום ופריסה פרקטית שמטרתה להקטין משמעותית את הפליטות, וממשיכות לשלב בין אחסון הפחמן לבין שימושים מעשיים שיקדמו את הפחתת ריכוזיו באטמוספירה. פיתוח של מרכזי תעסוקה באזורים ובחברות שיאפשרו גידול מהיר של הטכנולוגיות והחיבורים הלאומיים יביא בעתיד ליצירת תשתיות רבות יותר ויעודדו מדינות נוספות לעבור ליישום רחב של הליכי לכידה ואחסון.

שאלות נפוצות

1. מהי בדיוק טכנולוגיית לכידת הפחמן?

טכנולוגיות אלה לוכדות את הפחמן שנפלט ממקורות תעשייתיים כמו תחנות כוח, מפעלי תעשייה, או ישירות מהאטמוספירה, ומאכסנות אותו או משתמשות בו לתרומה לצמצום הפליטות כחלק מפתרונות לאקלים.

2. כיצד לכידת הפחמן תורמת להאטת ההתחממות הגלובלית?

על ידי הוצאת הפחמן מהאטמוספירה, היא נלחמת בהתחממות ומשפרת את האקלים, ואף מבטיחה כי עד 2050, ניתן יהיה להפחית עד ל-14% מהפליטות הגלובליות אם הטכנולוגיה תופעל ביעילות והיקפה יגדל.

3. אילו סוגי לכידה מרכזיים קיימים?

הסוגים המרכזיים כוללים לכידה ממקורות נקודתיים בתעשייה, לכידה ישירה מהאטמוספירה, ושילוב של ביומסה עם אחסון פחמן (BECCS) שמייצרת פליטות שליליות ומסייעת לירידה בריכוזי הפחמן באוויר.

4. האם לכידת הפחמן יקרה ליישום?

כן, העלויות נעות בין 50 ל-100 דולר לטון שנלכד, ומפעלי ענק יכולים לדרוש השקעות של מיליארדי דולרים, אך עם התקדמות טכנולוגית ומדיניות תומכת, העלויות יורדות והיעילות משתפרת.

5. איזה פרויקטים קיימים בשטח?

בנורווגיה, פרויקט Northern Lights אחראי לאחסון 5 מיליון טונות של הפחמן כל שנה מול חופי הים הצפוני, וקיים גם הפרויקט HyNet בממלכה המאוחדת שמפיק עד 27 מיליון טונות בשנה, בעיקר מתוך מפעלי תעשייה ומשרדי_POWER-תחנות כוח במפר regions. הפרויקטים האמריקאיים כמו Petra Nova בטקסס ו-Orca באיסלנד, גם הם מדגימים הליך יעיל של לכידה ואחסון, כשלעולם מצטרפים עוד פרויקטים חדשים.

6. האם לכידת פחמן יכולה להחליף פתרונות אחרים למאבק בשינויי האקלים?

לא, הטכנולוגיה משמשת ככלי משלים ומרכזי ביחד עם מקורות מתחדשים ושיפורי יעילות, וכך מובילה ליעילות משולבת בהפחתת הפחמן והתחממות המים.