Przez czyste technologie węglowe (CTW) należy rozumieć technologie zaprojektowane w celu poprawy skuteczności wydobycia, przeróbki, przetwarzania oraz utylizacji węgla i zwiększenia akceptowalności tych procesów z punktu widzenia wpływu na środowisko naturalne. Ta klasyczna definicja pochodzi z opracowań Międzynarodowej Organizacji Energetycznej: Clean Coal technologies. Options for future. OECD/IEA 1993 oraz Word Coal Institute: Coal – Power for Progress – 4th edition. Word Coal Institute. March 2000.
Termin „czyste technologie węglowe” odnosi się do „całego łańcucha węglowego” od wydobycia węgla do utylizacji pozostałości jego wykorzystania. Wyróżniono cztery główne podobszary CTW:
- wydobycie węgla, uwzględniające zrównoważoną gospodarkę zasobami wraz z przeróbką węgla, rozumianą, jako proces przygotowania węgla do użytkowania, najczęściej jest to tzw. mechaniczna przeróbka węgla,
- transport i składowanie węgla,
- wykorzystanie węgla (w energetyce oraz w przetwórstwo węgla), wraz z wszelkimi działaniami zmniejszającymi wpływ wykorzystania węgla na środowisko (poza zagadnieniem odpadów i „półproduktów”),
- zagospodarowanie „pozostałości” z wykorzystania węgla, czyli różnego rodzaju odpadów, a także półproduktów, nadających się do dalszego gospodarczego wykorzystania.
W ostatnich latach, gdy zidentyfikowano zachodzenie zmian klimatycznych na Ziemi i powiązano je z emisją antropogenicznego dwutlenku węgla do atmosfery (oraz innych gazów cieplarnianych), kwestie ograniczenia emisji CO2 stały się kluczowymi w całym łańcuchu CTW. W odniesieniu do użytkowania węgla, jak i innych paliw kopalnych. Wychwytywanie, transport i składowanie CO2 - CCS (Carbon Capture and Storage), stały się mimowolnie odrębnym, wyróżnianym jako całość zagadnieniem. Dzieje się tak pomimo tego, że w wypadku samej emisji CO2 mamy do czynienia z typową emisją, jak emisja innych zanieczyszczeń typu: pył, tlenki siarki, azotu i inne, a niżej wymienione trzy ścieżki technologiczne przeciwdziałania emisji CO2 do atmosfery (wychwytywania CO2), to między innymi typowe technologie energetyczne: spalanie w atmosferze wzbogaconej tlenem, zgazowanie węgla zintegrowane z cyklem parowym. Ponadto, w wielu dokumentach dotyczących CTW powstających w ostatnich kilku latach (zwłaszcza IEA, IEA GHG, IEA CCC) termin „czyste technologie węglowe” zawężany bywa nawet tylko do zagadnień wiążących się z przeciwdziałaniem emisji CO2 z instalacji energetycznych, w związku z potrzebą przeciwdziałania zachodzącym zmianom klimatycznym. Wydaje się, że wynika to z faktu niezamierzonego położenia głównych akcentów w łańcuchu węglowym na etap wykorzystania węgla, charakteryzujący się dużą dynamiką rozwoju technologii, wieloma kierunkami prowadzonych prac R&D i niewątpliwie, z punktu widzenia emisji zanieczyszczeń do otoczenia i ich ograniczania, bardziej zarysowanymi potrzebami i możliwościami.
W odniesieniu do wychwytywania CO2 w energetyce wyróżnia się trzy ścieżki technologiczne:
- po procesie spalania (post combustion capture),
- spalanie w atmosferze wzbogaconej tlenem (oxy-fuel combustion)
- przed spalaniem (pre-combustion).
Podkreśla się, że aktualnie nie można wskazać technologii preferencyjnej, każda wymaga dalszych prac badawczo - rozpoznawczych, a z uwagi na specyfikę każdej ze ścieżek technologicznych potrzeby badawczo – rozwojowe są inne w wypadku każdej z nich.
Na poniższym rysunku zobrazowano złożoność pojęcia CTW i współzależności różnych obszarów działalności badawczej i technicznej stanowiących elementy CTW, w tym zagadnień CCS, ale bez ich szczególnego wyróżniania.
