δέσμευση άνθρακα

Ένα «μηχανικό δέντρο» είναι περίπου 1,000 φορές πιο γρήγορο στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα από ένα φυσικό δέντρο. Το πρώτο είναι να ξεκινήσει να λειτουργεί στην Αριζόνα το 2022. Εικονογράφηση μέσω του κρατικού πανεπιστημίου της Αριζόνα

Δύο αιώνες καύσης ορυκτών καυσίμων έχουν ρίξει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα, ένα ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου, στην ατμόσφαιρα από ό,τι μπορεί να αφαιρέσει η φύση. Καθώς το CO2 συσσωρεύεται, αυτό παγιδεύει την υπερβολική θερμότητα κοντά στην επιφάνεια της Γης, προκαλώντας υπερθέρμανση του πλανήτη. Υπάρχει τόσο πολύ CO2 στην ατμόσφαιρα τώρα που δείχνουν τα περισσότερα σενάρια Ο τερματισμός των εκπομπών από μόνος του δεν θα είναι αρκετός για τη σταθεροποίηση του κλίματος – η ανθρωπότητα θα πρέπει επίσης να αφαιρέσει το CO2 από τον αέρα.

Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει ένα νέο γκολ να κλιμακωθεί άμεση δέσμευση αέρα, μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί χημικές αντιδράσεις για να δέσμευση CO2 από τον αέρα. Ενώ η ομοσπονδιακή χρηματοδότηση για τη δέσμευση άνθρακα συχνά προκαλεί κριτική, επειδή μερικοί άνθρωποι τη βλέπουν ως δικαιολογία για τη συνέχιση της χρήσης ορυκτών καυσίμων, η απομάκρυνση του άνθρακα σε κάποια μορφή πιθανότατα θα εξακολουθεί να είναι απαραίτητο, δείχνουν οι αναφορές της IPCC. Η τεχνολογία για την μηχανική απομάκρυνση του άνθρακα βρίσκεται σε εξέλιξη και λειτουργεί σε πολύ μικρή κλίμακα, εν μέρει επειδή οι τρέχουσες μέθοδοι είναι απαγορευτικά ακριβές και ενεργοβόρες. Αλλά νέες τεχνικές δοκιμάζονται φέτος, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της ενεργειακής ζήτησης και του κόστους.

Ρωτήσαμε τον καθηγητή του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Αριζόνα Κλάους Λάκνερ, πρωτοπόρος στην άμεση σύλληψη αέρα και αποθήκευση άνθρακα, σχετικά με την κατάσταση της τεχνολογίας και πού κατευθύνεται.

Τι είναι η άμεση απομάκρυνση του άνθρακα και γιατί κρίνεται απαραίτητη;

Όταν ενδιαφέρθηκα για τη διαχείριση του άνθρακα στις αρχές της δεκαετίας του 1990, αυτό που με ώθησε ήταν η παρατήρηση ότι ο άνθρακας συσσωρεύεται στο περιβάλλον. Χρειάζεται φύση χιλιάδες χρόνια για να αφαιρεθεί αυτό το CO2, και βρισκόμαστε σε ένα τροχιά προς πολύ υψηλότερο CO2 συγκεντρώσεις, πολύ πέρα ​​από οτιδήποτε έχουν βιώσει οι άνθρωποι.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


Η ανθρωπότητα δεν έχει την πολυτέλεια να έχει αυξανόμενες ποσότητες περίσσειας άνθρακα που επιπλέουν στο περιβάλλον, επομένως πρέπει να τον βγάλουμε πίσω.

Δεν προέρχονται όλες οι εκπομπές από μεγάλες πηγές, όπως π.χ εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής ή εργοστάσια, όπου μπορούμε να συλλάβουμε το CO2 όπως βγαίνει. Πρέπει λοιπόν να αντιμετωπίσουμε το άλλο μισό των εκπομπών – από αυτοκίνητα, αεροπλάνα, να κάνετε ένα ζεστό ντους ενώ ο φούρνος αερίου σας εκπέμπει CO2. Αυτό σημαίνει τραβώντας το CO2 από τον αέρα.

Δεδομένου ότι το CO2 αναμιγνύεται γρήγορα στον αέρα, δεν έχει σημασία πού στον κόσμο αφαιρείται το CO2 – η απομάκρυνση έχει τον ίδιο αντίκτυπο. Έτσι, μπορούμε να τοποθετήσουμε την τεχνολογία άμεσης σύλληψης αέρα ακριβώς εκεί που σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε ή να αποθηκεύσουμε το CO2.

Ο τρόπος αποθήκευσης είναι επίσης σημαντικός. Η αποθήκευση CO2 για μόλις 60 ή 100 χρόνια δεν είναι αρκετά καλή. Εάν σε 100 χρόνια από τώρα, όλος αυτός ο άνθρακας επιστρέψει στο περιβάλλον, το μόνο που κάναμε ήταν να φροντίσουμε τον εαυτό μας και τα εγγόνια μας πρέπει να το ανακαλύψουν ξανά. Στο μεταξύ, η παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται περίπου 2% ετησίως.

Ένα από τα παράπονα σχετικά με την άμεση σύλληψη αέρα, εκτός από το κόστος, είναι ότι είναι ενεργοβόρα. Μπορεί να μειωθεί αυτή η χρήση ενέργειας;

Δύο μεγάλες χρήσεις ενέργειας στην άμεση σύλληψη αέρα είναι οι ανεμιστήρες που λειτουργούν για την άντληση αέρα και μετά η θέρμανση για την εξαγωγή του CO2. Υπάρχουν τρόποι μείωσης της ζήτησης ενέργειας και για τα δύο.

Για παράδειγμα, πέσαμε σε ένα υλικό που προσελκύει CO2 όταν είναι στεγνό και το απελευθερώνει όταν είναι υγρό. Συνειδητοποιήσαμε ότι μπορούσαμε να εκθέσουμε αυτό το υλικό στον αέρα και θα φορτωθεί με CO2. Τότε θα μπορούσαμε να το βρέξουμε και θα το έκανε απελευθερώστε το CO2 με τρόπο που απαιτεί πολύ λιγότερη ενέργεια από άλλα συστήματα. Η προσθήκη θερμότητας που δημιουργείται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αυξάνει ακόμη περισσότερο την πίεση του CO2, έτσι έχουμε ένα αέριο CO2 αναμεμειγμένο με υδρατμούς από το οποίο μπορούμε να συλλέξουμε καθαρό CO2.

Μπορούμε να εξοικονομήσουμε ακόμη περισσότερη ενέργεια εάν η σύλληψη είναι παθητική – δεν είναι απαραίτητο να έχουμε ανεμιστήρες που φυσούν τον αέρα. ο αέρας κινείται μόνος του.

Το εργαστήριό μου δημιουργεί μια μέθοδο για να γίνει αυτό, που ονομάζεται μηχανικά δέντρα. Είναι ψηλές κάθετες στήλες δίσκων επικαλυμμένες με μια χημική ρητίνη, διαμέτρου περίπου 5 πόδια, με τους δίσκους περίπου 2 ίντσες μεταξύ τους, σαν μια στοίβα δίσκων. Καθώς ο αέρας διέρχεται, οι επιφάνειες των δίσκων απορροφούν CO2. Μετά από 20 λεπτά περίπου, οι δίσκοι είναι γεμάτοι και βυθίζονται σε ένα βαρέλι από κάτω. Στέλνουμε νερό και ατμό για να απελευθερώσει το CO2 σε ένα κλειστό περιβάλλον και τώρα έχουμε ένα μείγμα χαμηλής πίεσης υδρατμών και CO2. Μπορούμε να ανακτήσουμε το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που χρησιμοποιήθηκε για τη θέρμανση του κουτιού, επομένως η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη θέρμανση είναι πολύ μικρή.

Χρησιμοποιώντας υγρασία, μπορούμε να αποφύγουμε περίπου τη μισή κατανάλωση ενέργειας και να χρησιμοποιήσουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας για την υπόλοιπη. Αυτό απαιτεί νερό και ξηρό αέρα, επομένως δεν θα είναι ιδανικό παντού, αλλά υπάρχουν και άλλες μέθοδοι.

Μπορεί το CO2 να αποθηκευτεί με ασφάλεια μακροπρόθεσμα και υπάρχει αρκετός τέτοιος τύπος αποθήκευσης;

Άρχισα να εργάζομαι πάνω στην έννοια της δέσμευσης ορυκτών τη δεκαετία του 1990, επικεφαλής μιας ομάδας στο Los Alamos. Ο κόσμος μπορεί πραγματικά να απομακρύνει το CO2 μόνιμα εκμεταλλευόμενος το γεγονός ότι είναι οξύ και ότι ορισμένα πετρώματα είναι βάση. Όταν το CO2 αντιδρά με μέταλλα που είναι πλούσια σε ασβέστιο, σχηματίζει στερεά ανθρακικά. Με Τον ανοργανοποίηση του CO2 έτσι εμείς μπορεί να αποθηκεύσει σχεδόν απεριόριστη ποσότητα άνθρακα μόνιμα.

Για παράδειγμα, υπάρχει πολύς βασάλτης - ηφαιστειακό πέτρωμα - μέσα Ισλανδία που αντιδρά με CO2 και το μετατρέπει σε στερεά ανθρακικά μέσα σε λίγους μήνες. Η Ισλανδία θα μπορούσε να πουλήσει πιστοποιητικά δέσμευσης άνθρακα στον υπόλοιπο κόσμο επειδή απομακρύνει το CO2 για τον υπόλοιπο κόσμο.

Υπάρχουν επίσης τεράστιες υπόγειες δεξαμενές από την παραγωγή πετρελαίου στη λεκάνη Permian στο Τέξας. Υπάρχουν μεγάλοι αλατούχοι υδροφορείς. Στη Βόρεια Θάλασσα, ένα χιλιόμετρο κάτω από τον πυθμένα του ωκεανού, η ενεργειακή εταιρεία Equinor συλλαμβάνει CO2 από μια μονάδα επεξεργασίας αερίου και αποθηκεύει ένα εκατομμύριο τόνους CO2 ετησίως από το 1996, αποφεύγοντας τη Νορβηγία φόρος για τις εκλύσεις CO2. Η ποσότητα της υπόγειας αποθήκευσης όπου μπορούμε να κάνουμε δέσμευση ορυκτών είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι θα χρειαστούμε ποτέ για το CO2. Το ερώτημα είναι πόσο μπορεί να μετατραπεί σε αποδεδειγμένο αποθεματικό

.Μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε απευθείας σύλληψη αέρα για να κλείσετε τον βρόχο άνθρακα – σημαίνει ότι το CO2 επαναχρησιμοποιείται, δεσμεύεται και επαναχρησιμοποιείται για να αποφευχθεί η παραγωγή περισσότερου. Αυτή τη στιγμή, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν άνθρακα από ορυκτά καύσιμα για την εξαγωγή ενέργειας. Μπορείτε να μετατρέψετε το CO2 σε συνθετικά καύσιμα – βενζίνη, ντίζελ ή κηροζίνη – που δεν περιέχουν άνθρακα αναμειγνύοντας το CO2 με πράσινο υδρογόνο δημιουργήθηκε με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό το καύσιμο μπορεί εύκολα να αποσταλεί μέσω των υπαρχόντων αγωγών και να αποθηκευτεί για χρόνια, έτσι μπορείτε να παράγετε θερμότητα και ηλεκτρισμό στη Βοστώνη μια χειμωνιάτικη νύχτα χρησιμοποιώντας ενέργεια που συλλέχθηκε ως ηλιοφάνεια στο Δυτικό Τέξας το περασμένο καλοκαίρι. Μια γεμάτη καύσιμο "σύν καύσιμο" δεν κοστίζει πολύ και είναι πιο οικονομικό από μια μπαταρία.

Το Υπουργείο Ενέργειας έθεσε έναν νέο στόχο να μειώσει το κόστος της απομάκρυνσης του διοξειδίου του άνθρακα στα 100 δολάρια ΗΠΑ ανά τόνο και να το αυξήσει γρήγορα μέσα σε μια δεκαετία. Τι πρέπει να γίνει για να γίνει πραγματικότητα;

Η DOE με τρομάζει γιατί ακούγεται ότι η τεχνολογία είναι ήδη έτοιμη. Αφού παραμελήσαμε την τεχνολογία για 30 χρόνια, δεν μπορούμε απλώς να πούμε ότι υπάρχουν εταιρείες που ξέρουν πώς να το κάνουν και το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να την προωθήσουμε. Πρέπει να υποθέσουμε ότι πρόκειται για μια νέα τεχνολογία.

Η Climeworks είναι η μεγαλύτερη εταιρεία που κάνει άμεση σύλληψη εμπορικά και πουλά CO2 σε περίπου $500 έως $1,000 ανά τόνο. Είναι πολύ ακριβό. Από την άλλη, με 50 δολάρια ανά τόνο, ο κόσμος θα μπορούσε να το κάνει. Νομίζω ότι μπορούμε να φτάσουμε εκεί.

Οι ΗΠΑ καταναλώνουν περίπου 7 εκατομμύρια τόνους CO2 ετησίως έμπορος CO2 – σκεφτείτε ότι τα ανθρακούχα ποτά, οι πυροσβεστήρες, τα σιλό σιτηρών το χρησιμοποιούν για τον έλεγχο της σκόνης δημητριακών, η οποία αποτελεί κίνδυνο έκρηξης. Η μέση τιμή είναι $60-$150. Έτσι, κάτω από $100 έχετε μια αγορά.

Αυτό που χρειάζεστε πραγματικά είναι ένα ρυθμιστικό πλαίσιο που λέει ότι απαιτούμε να αποσυρθεί το CO2 και στη συνέχεια η αγορά θα μετακινηθεί από τη δέσμευση κιλοτόνων CO2 σήμερα στη δέσμευση γιγατόνων CO2.

Πού βλέπετε να πηγαίνει αυτή η τεχνολογία σε 10 χρόνια;

Βλέπω έναν κόσμο που εγκαταλείπει τα ορυκτά καύσιμα, πιθανώς σταδιακά, αλλά έχει την εντολή να δεσμεύει και να αποθηκεύει όλο το CO2 μακροπρόθεσμα.

Η σύστασή μας είναι όταν ο άνθρακας βγαίνει από το έδαφος, θα πρέπει να συνδυάζεται με την ίδια αφαίρεση. Εάν παράγετε 1 τόνο άνθρακα που σχετίζεται με άνθρακα, πετρέλαιο ή φυσικό αέριο, πρέπει να αφαιρέσετε 1 τόνο. Δεν χρειάζεται να είναι ο ίδιος τόνος, αλλά πρέπει να υπάρχει α πιστοποιητικό κατάσχεσης αυτό διασφαλίζει ότι έχει απομακρυνθεί και πρέπει να διαρκέσει περισσότερα από 100 χρόνια. Εάν όλος ο άνθρακας είναι πιστοποιημένος από τη στιγμή που βγαίνει από το έδαφος, είναι πιο δύσκολο να εξαπατήσετε το σύστημα.

Ένα μεγάλο άγνωστο είναι το πόσο σκληρά θα πιέσει η βιομηχανία και η κοινωνία για να γίνουν ουδέτερες εκπομπές άνθρακα. Είναι ενθαρρυντικό να βλέπεις εταιρείες όπως Microsoft και Πιστώσεις άνθρακα αγοράς λωρίδων και πιστοποιητικά για την αφαίρεση CO2 και πρόθυμοι να πληρώσουν αρκετά υψηλές τιμές.

Η νέα τεχνολογία μπορεί να χρειαστεί μια ή δύο δεκαετίες για να διεισδύσει, αλλά εάν υπάρχει η οικονομική έλξη, τα πράγματα μπορούν να πάνε γρήγορα. Το πρώτο εμπορικό τζετ ήταν διαθέσιμο το 1951. Μέχρι το 1965 ήταν πανταχού παρόντα.Η Συνομιλία

Σχετικά με το Συγγραφέας

Klaus Lackner, Καθηγητής Μηχανικής και Διευθυντής του Κέντρου για τις Αρνητικές Εκπομπές Άνθρακα, Arizona State University

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

σπάσει

Σχετικές Βιβλία:

Το Μέλλον που Επιλέγουμε: Επιβίωση της Κλιματικής Κρίσης

από την Christiana Figueres και τον Tom Rivett-Carnac

Οι συγγραφείς, οι οποίοι διαδραμάτισαν βασικό ρόλο στη Συμφωνία του Παρισιού για την κλιματική αλλαγή, προσφέρουν ιδέες και στρατηγικές για την αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης, συμπεριλαμβανομένης της ατομικής και συλλογικής δράσης.

Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία

Η ακατοίκητη γη: Ζωή μετά την υπερθέρμανση

του Ντέιβιντ Γουάλας-Γουέλς

Αυτό το βιβλίο διερευνά τις πιθανές συνέπειες της ανεξέλεγκτης κλιματικής αλλαγής, συμπεριλαμβανομένης της μαζικής εξαφάνισης, της λειψυδρίας και της λειψυδρίας και της πολιτικής αστάθειας.

Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία

Το Υπουργείο για το Μέλλον: Ένα Μυθιστόρημα

από την Kim Stanley Robinson

Αυτό το μυθιστόρημα φαντάζεται έναν κόσμο του κοντινού μέλλοντος που παλεύει με τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής και προσφέρει ένα όραμα για το πώς η κοινωνία μπορεί να μεταμορφωθεί για να αντιμετωπίσει την κρίση.

Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία

Under a White Sky: The Nature of the Future

από την Elizabeth Kolbert

Ο συγγραφέας διερευνά τον ανθρώπινο αντίκτυπο στον φυσικό κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της κλιματικής αλλαγής, και τις δυνατότητες για τεχνολογικές λύσεις για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προκλήσεων.

Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία

Ανάλυση: Το πιο περιεκτικό σχέδιο που έχει προταθεί ποτέ για την αντιστροφή της υπερθέρμανσης του πλανήτη

επιμέλεια Paul Hawken

Αυτό το βιβλίο παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο σχέδιο για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, συμπεριλαμβανομένων λύσεων από μια σειρά τομέων όπως η ενέργεια, η γεωργία και οι μεταφορές.

Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία