Якби це було так просто. Олів'є Ле Моал / Шуттерсток

За даними недавнього великого ООН звітом, якщо ми хочемо обмежити підвищення температури до 1.5 °C і запобігти найбільш катастрофічним наслідкам зміни клімату, нам потрібно зменшити глобальний CO? чисті викиди до нуля до 2050 року. Це означає швидке усунення використання викопного палива, але щоб пом’якшити цей перехід і компенсувати області, в яких наразі немає заміни горючим, нам потрібно активно видаляти CO? від атмосфери. Посадка дерев і відродження — це а значна частина цього рішення, але ми, мабуть, потребуємо подальшої технологічної допомоги, якщо ми хочемо запобігти зриву клімату.

Отже, коли нещодавно з’явилися новини про те, що канадська компанія Carbon Engineering використала деякі добре відомі хімічні засоби для уловлювання CO? з атмосфери за ціною менше 100 доларів за тонну, багато джерел ЗМІ вітали цю віху як чарівна куля. На жаль, загальна картина не така проста. Насправді змінювати терези від джерела вуглецю до поглинача вуглецю є делікатною справою, і ми вважаємо, що витрати на енергію та ймовірне використання уловленого CO? означають, що «куля» Carbon Engineering — це що завгодно, але не магія.

Враховуючи, що CO? становить лише 0.04% молекул у нашому повітрі, тому його захоплення може здатися технологічним дивом. Але хіміки робили це в невеликих масштабах з 18 століття, і це навіть можна зробити – хоча й неефективно – за допомогою запасів із місцевого господарського магазину.

Як знають учні середньої школи хімії, CO? реагує з вапняною водою (розчин гідроксиду кальцію), утворюючи молочно-білий нерозчинний карбонат кальцію. Інші гідроксиди захоплюють CO? таким же чином. Основою був гідроксид літію CO? абсорбери що зберігало життя астронавтам Аполлона-13, а гідроксид калію вловлює CO? настільки ефективно, що його можна використовувати для вимірювання вмісту вуглецю в спаленій речовині. Апарат 19-го століття, який використовувався в цій останній процедурі, досі зображений на логотипі Американського хімічного товариства.

На жаль, це вже не проблема малого масштабу – тепер нам потрібно швидко вловлювати мільярди тонн CO2.

Технологія Carbon Engineering — це найкраща хімія гідроксидів. На пілотному заводі в Британській Колумбії повітря втягується великими вентиляторами та піддається впливу гідроксиду калію, з яким CO? реагує з утворенням розчинного карбонату калію. Потім цей розчин поєднується з гідроксидом кальцію, утворюючи твердий карбонат кальцію, який легко відокремлюється, разом із розчином гідроксиду калію, який можна використовувати повторно.

Карбонат кальцію можна використовувати як добриво для ґрунту. Північне місячне світло/Shutterstock

Ця частина процесу вимагає відносно мало енергії, а її продуктом є, по суті, вапняк, але виготовлення гір карбонату кальцію не вирішує нашу проблему. Хоча карбонат кальцію використовується в сільському господарстві та будівництві, цей процес був би занадто дорогим як комерційне джерело. Це також не практичний варіант для зберігання вуглецю, що фінансується урядом, через величезну кількість гідроксиду кальцію, яка буде потрібна. Щоб бути можливим, пряме захоплення повітря має виробляти концентрований CO? як продукт, який можна безпечно зберігати або використовувати.

Таким чином, твердий карбонат кальцію нагрівають до 900 °C для відновлення чистого CO?. Цей останній крок вимагає величезної кількості енергії. У заводі Carbon Engineering, що працює на природному газі, весь цикл генерує півтонни CO? за кожну тонну, виловлену з повітря. Завод справді вловлює цей додатковий CO?, і, звичайно, він міг би використовувати відновлювану енергію для більш здорового вуглецевого балансу, але проблема, що робити з усім уловленим газом, залишається.

Швейцарська стартап-компанія Climeworks використовує аналогічний уловлений CO? до сприяють фотосинтезу і підвищити врожайність у найближчих теплицях, але поки що ціна далеко не конкурентоспроможна. CO? можна придбати в іншому місці всього за одну десяту прибутку Carbon Engineering у 100 доларів США. Існують також набагато дешевші способи для урядів компенсувати викиди: набагато простіше вловити CO? у джерелі викидів, де концентрація значно вища. Отже, ця технологія, ймовірно, головним чином зацікавить галузі з високим рівнем викидів, які можуть отримати вигоду від CO? із зеленими грамотами.

Наприклад, одним із ключових інвесторів у технології захоплення Carbon Engineering є Occidental Petroleum, основний користувач компанії Покращене відновлення олії методи. В одному з таких методів CO? закачується в нафтові свердловини, щоб збільшити кількість сирої нафти, яку можна видобути, завдяки підвищенню тиску в свердловині та/або покращенню характеристик потоку самої нафти. Однак, включаючи витрати на енергію транспортування та переробки цієї додаткової нафти, використання технології таким чином, ймовірно, збільшить чисті викиди, а не зменшить їх.

Ще одним ключовим моментом роботи Carbon Engineering є її роботи Повітря до палива технології, в якій CO? перетворюється на горюче рідке паливо, готове до повторного спалювання. Теоретично це забезпечує вуглецево-нейтральний паливний цикл за умови, що кожен етап процесу живиться відновлюваною енергією. Однак навіть таке використання все ще далеке від технології негативних викидів.

Металоорганічні каркаси являють собою пористі тверді речовини, здатні вловлювати CO?.

{vembed Y = m91P-R3kxOs}

На горизонті з’являються багатообіцяючі альтернативи. Металоорганічні каркаси - це губчасті тверді речовини, які видавлюють еквівалент CO? площа поверхні футбольного поля в розмір кубика цукру. Використання цих поверхонь для CO? захоплення вимагає набагато менше енергії – і компанії почали досліджувати свій комерційний потенціал. Однак великомасштабне виробництво не було вдосконалено, і питання щодо їх довгострокової стабільності для стійкого CO? проекти захоплення означають, що їх висока вартість ще не заслужена.

Оскільки ймовірність того, що технології, які все ще знаходяться в лабораторії, будуть готові до гігатонно-масштабного захоплення протягом наступного десятиліття незначні, методи, які використовують Carbon Engineering і Climeworks, є найкращими, які ми зараз маємо. Але важливо пам’ятати, що вони далеко не ідеальні. Нам потрібно буде переходити на більш ефективні методи CO? захопити, як тільки зможемо. Як сам засновник Carbon Engineering Девід Кіт вказує,, технології видалення вуглецю завищені розробниками політики, і до цього часу вони отримали "надзвичайно мало" фінансування досліджень.

Загалом, ми повинні протистояти спокусі бачити прямий захоплення повітря як чарівну кулю, яка рятує нас від необхідності вирішувати нашу залежність від вуглецю. Скорочення або нейтралізація вуглецевого тягаря в життєвому циклі вуглеводневих палив може стати кроком до технологій негативних викидів. Але це просто так - крок. Після того, як стільки часу перебуваєте на неправильній стороні вуглецевої книги, минулий час шукати далі, аби не вибити.

про автора

Кріс Хоуз, викладач неорганічної хімії, Університет Кіле

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon