Zadaniem technologii CCUS jest przechwycenie CO₂ z tzw. źródeł antropogenicznych - czyli powstających w wyniku działalności człowieka: z elektrowni, cementowni, hut, zakładów chemicznych czy rafinerii. Po wychwyceniu, oczyszczony CO₂ trafia do systemu transportowego - rurociągiem, cysterną, koleją lub statkiem – a następnie do miejsca bezpiecznego składowania pod ziemią lub zakładu, w którym może zostać ponownie wykorzystany jako surowiec przemysłowy.

CCUS stanowi zatem zamknięty łańcuch technologiczny, w którym każdy etap odgrywa istotną rolę w ochronie klimatu i transformacji energetycznej. 

Dzięki rozwojowi CCUS możliwe staje się osiągnięcie celów neutralności klimatycznej - szczególnie w sektorach, w których redukcja emisji jest najtrudniejsza, jak przemysł ciężki czy produkcja cementu i stali. To jedno z kluczowych narzędzi transformacji gospodarki w kierunku niskoemisyjnej przyszłości. 

Wychwytywanie CO2 - pierwszy krok w łańcuchu CCUS 

Pierwszym elementem łańcucha technologii CCUS jest wychwyt CO₂ (Carbon Capture), którego celem jest oddzielenie dwutlenku węgla od pozostałych składników gazu (np. spalin). Uzyskany w ten sposób czysty CO₂ można następnie wykorzystać lub bezpiecznie zmagazynować. 

Istnieje kilka nowoczesnych metod pozwalających na skuteczne oddzielenie CO₂ od pozostałych składników gazu. Każda z nich wykorzystuje inne zjawiska fizyczne lub chemiczne, dostosowane do rodzaju źródła emisji i warunków procesu: 

• Absorpcja chemiczna - polega na tym, że CO₂ reaguje z odpowiednim związkiem chemicznym (np. roztworem aminowym), następnie w procesie regeneracji można ten związek rozłożyć i odzyskać czysty CO₂. To jedna z najczęściej stosowanych metod w przemyśle, pozwalająca na wychwyt nawet 90% CO₂. 
• Absorpcja fizyczna - w tym przypadku CO₂ rozpuszcza się w cieczy, nie wchodząc z nią w reakcję chemiczną. Metoda ta jest szczególnie skuteczna przy wysokim ciśnieniu gazu. 
• Adsorpcja na powierzchni stałej - CO₂ przyłącza się do powierzchni specjalnych, porowatych materiałów (np. węgli aktywnych lub zeolitów), co pozwala na jego selektywne oddzielenie od innych składników gazu. 
• Metody membranowe - wykorzystują cienkie, półprzepuszczalne membrany, które działają jak filtry przepuszczające jedynie cząsteczki CO₂, zatrzymując pozostałe gazy. 
• Metoda kriogeniczna - polega na schłodzeniu mieszaniny gazów do bardzo niskiej temperatury, w której CO₂ skrapla się i może zostać łatwo oddzielony od reszty składników. 

Każda z metod ma swoje zalety w zależności od rodzaju źródła emisji i przeznaczenia wychwyconego CO₂.  

W Polsce prowadzone były badania nad rozwinięciem rodzimych technologii wychwytu, m.in. w ramach projektów w Elektrowniach Łaziska, Jaworzno i Łagisza. Uzyskane wyniki potwierdziły wysoką skuteczność (do 90%) i możliwość wdrożenia takich systemów w sektorze energetycznym. 

Transport CO2 - kluczowe ogniwo łańcucha CCUS 

Po wychwyceniu CO₂ musi zostać przetransportowany do miejsca składowania lub wykorzystania. Metody transportu są zbliżone do technik znanych z przemysłu gazowego: 

Najczęściej stosowane są trzy metody: 

• Transport rurociągami - najbardziej efektywne dla dużych i stałych ilości CO₂. Gaz transportowany jest w stanie nadkrytycznym pod ciśnieniem ponad 10 MPa. Sieć wymaga infrastruktury sprężania (sprężarki tłoczące CO₂ ze źródła do rurociągu) oraz stacji zaworowych co kilkadziesiąt kilometrów - umożliwiają one odcięcie sekcji w razie awarii. Takie systemy działają już od dekad w USA, gdzie ok. 9000 km rurociągów przesyła obecnie ~70 mln ton CO₂ rocznie. W Europie planowane są podobne specjalistyczne gazociągi CO₂, do 2050 r. sieć może osiągnąć 15–19 tys. km długości.  
• Transport lądowy - wykorzystywany głównie w projektach pilotażowych lub na niewielką skalę. CO₂ przewożony jest cysternami kolejowymi lub samochodowymi w stanie ciekłym (15–20 bar, temperatura poniżej –20°C). Stosuje się standardowe, stalowe zbiorniki ciśnieniowe o pojemności kilkudziesięciu ton. Choć transport drogowy wiąże się z wyższymi kosztami i emisjami, stanowi rozwiązanie tymczasowe – wykorzystywane do czasu rozbudowy infrastruktury rurociągowej. 
• Transport morski - gdy bezpośredni rurociąg jest nieopłacalny lub niemożliwy stosuje się specjalne tankowce. CO₂ jest skraplany (ok. -30°C, 15 bar) i przewożony w kriogenicznych zbiornikach na statkach. Technologia ta, od lat używana w przemyśle spożywczym, obecnie rozwijana jest na znacznie większą skalę. W Japonii zbudowano statek demonstracyjny do CCUS, a w Europie projektuje się zbiornikowce 40–70 tys. m³ dedykowane przewozom CO₂. W 2023 r. zrealizowano pierwszy taki transport w projekcie Greensand (Belgia–Dania). 

Bezpieczeństwo i regulacje 

Bezpieczny transport dwutlenku węgla stanowi kluczowy element całego łańcucha CCUS. Każda metoda jego przesyłu wymaga specjalistycznej infrastruktury zaprojektowanej z myślą o wysokim ciśnieniu, niskiej temperaturze oraz właściwościach fizykochemicznych CO₂. 

Rurociągi budowane są z wysokowytrzymałej stali i stale monitorowane przy użyciu systemów SCADA, umożliwiających szybkie wykrycie nieszczelności czy spadków ciśnienia. W przypadku transportu morskiego kluczową rolę odgrywają terminale wyposażone w instalacje do skraplania CO₂, zawory odcinające oraz rozbudowane systemy czujników bezpieczeństwa. 

Bezpieczeństwo całego procesu regulują międzynarodowe normy techniczne, w tym ISO 27913, określające wymagania dla infrastruktury przesyłowej CO₂, oraz Dyrektywa 2009/31/WE, która ustanawia ramy prawne dla bezpiecznego i trwałego składowania gazu w formacjach geologicznych. Dzięki tym przepisom transport CO₂ w Europie odbywa się zgodnie z najwyższymi standardami technicznymi i środowiskowymi. 

Wykorzystywanie CO2 - surowiec przyszłości 

Odzyskany CO2 nie musi być odpadem - może stać się cennym surowcem w gospodarce o obiegu zamkniętym. Na świecie już dziś wykorzystuje się 80-200 mln ton CO₂ rocznie, m.in. w syntezie: 

• Mocznika i alkoholu metylowego, 
• węglanów organicznych i poliwęglanów, 
• cyklicznych estrów, 
• kwasu salicylowego i węglanów nieorganicznych 

Wiele procesów wykorzystujących CO2 znajduje się w fazie badań laboratoryjnych lub realizowane jest w skali pilotowej lub demonstracyjnej. Dziś jednak wśród najbardziej perspektywicznych kierunków wykorzystania CO2 wymienia się otrzymywanie syntetycznego metanu SNG, metanolu, syntetycznych paliw lotniczych SAF czy kwasu mrówkowego. 

Celem światowych działań jest identyfikacja i rozwój tych technologii, które przyczyniają się do powstania użytecznych produktów z wykorzystaniem odzyskanego CO2, generując dochody w celu zrównoważenia kosztów związanych z realizacją CCS i przyczyniając się do redukcji emisji CO2 oraz zmniejszenia zapotrzebowania na surowce na bazie ropy naftowej.  

Przykłady wdrożeń: 

• George Olah Plant (Islandia) – pierwsza komercyjna instalacja przetwarzająca CO₂ z elektrowni geotermalnej w metanol. Zakład przetwarza ok. 5,5 tys. ton CO₂ rocznie.   
• Audi e-gas (Niemcy) – produkcja syntetycznego metanu z biogazowego CO₂. Instalacja o wydajności 300 m3/h produkowała SNG z CO2 pochodzącego z okolicznej biogazowi. Na wyprodukowanie 1000 ton SNG zużywane jest około 2,8 tys. ton CO2. 
• Projekt CO₂–SNG (Polska) – pilotażowa instalacja w Elektrowni Łaziska, gdzie CO₂ z gazów spalinowych przekształcano w syntetyczny gaz ziemny. 

Wykorzystanie CO₂ pozwala nie tylko obniżać emisje, ale też tworzyć wartość dodaną - nowe produkty, miejsca pracy i innowacje w przemyśle chemicznym i energetycznym. 

Składowanie CO₂ - bezpieczne schronienie pod ziemią 

Ostatnim etapem łańcucha CCUS jest geologiczne składowanie CO₂. 
Polega ono na zatłaczaniu sprężonego CO₂ głęboko pod powierzchnię Ziemi - n do naturalnych struktur skalnych, które zapewniają szczelność struktury i trwałe składowanie gazu. 

Potencjalne typy magazynów:

• wyeksploatowane złoża ropy naftowej i gazu ziemnego,
• głębokie solankowe warstwy wodonośne.

CO₂ w takich warunkach znajduje się w stanie nadkrytycznym, a jego zatrzymanie w skałach zapewniają zjawiska: 

• pułapkowanie strukturalne (CO₂ uwięziony w pułapce geologicznej), 
• rozpuszczanie w solance, 
• wiązanie mineralne (tworzenie trwałych minerałów węglanowych). 

Obecnie na świecie działa ponad 35 dużych instalacji przemysłowych wychwytujących i składujących ok. 45 mln ton CO₂ rocznie, a kolejne setki są w fazie planowania. 
Projekty takie jak Northern Lights (Norwegia) czy Greensand (Dania) potwierdzają, że bezpieczne składowanie CO₂ jest możliwe na dużą skalę. 

W Polsce potencjał do składowanie CO₂ znajduje się m.in. w głębokich solankowych warstwach wodonośnych - ich właściwości geologiczne są dobrze znane i pozwalają na bezpieczną lokalizację przyszłych składowisk. 

Składowanie geologiczne jest sprawdzoną technologią, bazującą na doświadczeniu przemysłu naftowo-gazowego. To kluczowy element globalnej strategii Net Zero, zapewniający trwałe usuwanie CO₂ z atmosfery.