Onze energie- en watersystemen zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Klimaatverandering vereist dat we overstappen op koolstofvrije energie en ook dat we waterbronnen sparen omdat er tegelijkertijd meer vraag naar is en er minder beschikbaar is. Beleidsmakers, zakelijke leiders, en wetenschappers die de urgentie van klimaatverandering willen aanpakken, kijken steeds vaker naar koolstofafvang en -opslag (CCS) om de wereldwijde klimaatdoelstellingen te helpen bereiken. Terwijl CCS de uitstoot van de verbranding van brandstoffen minimaliseert, de impact ervan op de mondiale watervoorraden is niet uitgebreid onderzocht. Nieuw onderzoek toont aan dat CCS de watervoorraden zou kunnen belasten in ongeveer 43% van 's werelds elektriciteitscentrales waar waterschaarste al een probleem is. Verder, de technologie die in deze gebieden met waterschaarste wordt ingezet, is van belang, en opkomende CCS-technologieën kunnen de vraag die CCS stelt aan het waterverbruik aanzienlijk verminderen.

Energieproducerende voorzieningen zoals kolencentrales verbruiken grote hoeveelheden koelwater. Het type koelmethode dat wordt gebruikt in een elektriciteitscentrale (natte koeltorens, eenmalige koeling, of luchtgekoelde condensors) beïnvloedt het waterverbruik. Het installeren van CCS in deze faciliteiten vereist dat ze extra energie produceren ter compensatie van de energie die door het CCS-proces wordt gebruikt. Daar hoort extra koelwaterverbruik bij. In aanvulling, het CCS-proces zelf draagt ​​bij aan het totale waterverbruik op een manier die afhangt van de toegepaste CCS-technologie.

De meeste CCS-projecten die momenteel wereldwijd operationeel zijn, maken gebruik van absorptietechnologieën. Gebruikelijke absorptiemiddelen zijn waterige basen die aminegroepen bevatten die zich binden aan kooldioxide, scheiden van andere gassen in het rookgasmengsel. Het proces van absorptie van CO ₂ in deze oplosmiddelen en de daaropvolgende regeneratie van de oplosmiddelen vereisen energieonttrekking uit de energiecentrale. De circulatie van grote hoeveelheden oplosmiddelen leidt tot waterverlies door verdamping. Andere state-of-the-art CCS-technologieën gebruiken veel minder water omdat ze het kooldioxide scheiden van het rookgas door adsorptie aan vaste materialen, of laat het uitlaatgas door membranen. Deze technologieën kunnen zowel de energiebelasting als het waterverbruik verminderen.

In dit onderzoek, we onderzoeken hoe CCS duurzaam kan worden geïmplementeerd zonder de watervoorraden in gevaar te brengen. specifiek, heeft de toevoeging van CCS aan kolengestookte elektriciteitscentrales een significant genoeg effect op het waterverbruik in welke regio van de wereld dan ook om waterschaarste te veroorzaken of te verergeren? We hebben de hypothetische implementatie van vier verschillende CCS-technologieën gemodelleerd in elke wereldwijde kolengestookte elektriciteitscentrale van aanzienlijke omvang die momenteel over de hele wereld actief is en hebben de impact op regionale wateronttrekkingen en -verbruiken bestudeerd. Met behulp van een wereldwijde biofysische maandelijkse hydrologische analyse, we beoordeelden waar, wanneer, en in hoeverre waterschaarste de implementatie van CCS zou kunnen belemmeren.

Enigszins verrassend, we ontdekten dat in gevallen waar waterschaarste nog niet bestaat, de toevoeging van CCS zal over het algemeen geen schaarste veroorzaken. Echter, we ontdekten ook dat 43% van de huidige geïnstalleerde wereldwijde kolengestookte elektriciteitscapaciteit zich bevindt in regio's die nu minstens een maand per jaar te kampen hebben met waterschaarste, en meer dan 30% van de wereldwijde capaciteit kampt gedurende vijf of meer maanden per jaar met schaarste. In deze regio's, implementatie van CCS-technologieën verergert de waterstress. Het achteraf uitrusten van elektriciteitscentrales met minder waterintensieve afvangtechnologieën zou de concurrentie om zoetwaterbronnen kunnen verminderen, en de keuze van koelmethoden wordt steeds belangrijker.

Onze resultaten maken een beter begrip mogelijk van het watergebruik door kolencentrales met, en zonder, Koolstofopname. Er moeten zorgvuldige afwegingen worden gemaakt, en de keuze voor koolstofafvangtechnologie is zeer relevant. We zijn van mening dat dit werk als leidraad zal dienen voor beleidsmakers bij het opvoeren van de implementatie van CCS over de hele wereld.