Если бы это было так просто. Оливье Ле Моал / Shutterstock

По данным недавнего крупного ООН отчету, если мы хотим ограничить повышение температуры до 1.5 °C и предотвратить наиболее катастрофические последствия изменения климата, нам необходимо сократить выбросы CO2050 в глобальном масштабе? выбросы сведутся к нулю к XNUMX году. Это означает быстрое прекращение использования ископаемого топлива – но чтобы смягчить этот переход и компенсировать те области, в которых в настоящее время нет замены горючему топливу, нам необходимо активно удалять CO? из атмосферы. Посадка деревьев и восстановление дикой природы – это большая часть этого решения, но нам, скорее всего, понадобится дополнительная техническая помощь, если мы хотим предотвратить разрушение климата.

Итак, когда появились недавние новости о том, что канадская компания Carbon Engineering использовала известные химические вещества для улавливания CO? из атмосферы по цене менее 100 долларов за тонну, многие средства массовой информации назвали эту веху чудодейственным. К сожалению, общая картина не так проста. По-настоящему изменить баланс между источником углерода и его поглотителем — дело деликатное, и мы считаем, что связанные с этим затраты на электроэнергию и, вероятно, дальнейшее использование уловленного CO? означают, что «пуля» Carbon Engineering — это что угодно, только не волшебство.

Учитывая, что CO? На его долю приходится всего 0.04% молекул в нашем воздухе, и его улавливание может показаться технологическим чудом. Но химики делали это в небольших масштабах с 18-го века, и это можно сделать даже – хотя и неэффективно – с помощью материалов из местного хозяйственного магазина.

Как узнают ученики средней школы, изучающие химию, Колорадо? реагирует с известковой водой (раствором гидроксида кальция) с образованием молочно-белого нерастворимого карбоната кальция. Другие гидроксиды улавливают CO? таким же образом. Гидроксид лития лег в основу СО? поглотители что позволило астронавтам Аполлона-13 выжить, а гидроксид калия улавливает CO? настолько эффективно, что его можно использовать для измерения содержания углерода в сгоревших веществах. Аппарат XIX века, используемый в этой последней процедуре, до сих пор присутствует на логотипе Американского химического общества.

К сожалению, это уже не мелкомасштабная проблема – теперь нам нужно улавливать миллиарды тонн CO?, и причем быстро.

Техника Carbon Engineering — это химия гидроксидов в лучшем виде. На пилотной установке в Британской Колумбии воздух втягивается большими вентиляторами и подвергается воздействию гидроксида калия, причем CO? реагирует с образованием растворимого карбоната калия. Затем этот раствор объединяют с гидроксидом кальция, получая твердый и легко отделяемый карбонат кальция, а также раствор гидроксида калия, который можно использовать повторно.

Карбонат кальция можно использовать в качестве удобрения для почвы. Nordic Moonlight / Shutterstock

Эта часть процесса требует относительно небольших затрат энергии, а продуктом в основном является известняк, но создание гор карбоната кальция не решает нашей проблемы. Хотя карбонат кальция находит применение в сельском хозяйстве и строительстве, этот процесс будет слишком дорогим в качестве коммерческого источника. Это также непрактичный вариант финансируемого государством хранения углерода из-за того, что для этого потребуется огромное количество гидроксида кальция. Чтобы быть осуществимым, прямой захват воздуха должен производить концентрированный CO? как продукт, который можно либо безопасно хранить, либо использовать.

Таким образом, твердый карбонат кальция нагревают до 900°C для извлечения чистого CO? Этот последний шаг требует огромного количества энергии. На заводе Carbon Engineering, работающем на природном газе, за весь цикл образуется полтонны CO? за каждую тонну, захваченную с воздуха. Завод улавливает этот дополнительный CO?, и, конечно, он мог бы работать на возобновляемых источниках энергии для более здорового углеродного баланса, но остается проблема, что делать со всем уловленным газом.

Швейцарская стартап-компания Climeworks использует уловленный таким же образом CO? к помощь фотосинтеза и повысить урожайность в близлежащих теплицах, но цена пока далека от конкурентоспособной. СО? может быть получен в другом месте всего за одну десятую от чистой прибыли Carbon Engineering в 100 долларов. У правительств также есть гораздо более дешевые способы компенсации выбросов: гораздо проще улавливать CO? в источнике выбросов, где концентрация значительно выше. Таким образом, эта технология, скорее всего, заинтересует в основном отрасли с высоким уровнем выбросов, которые могут получить выгоду от CO? с зелеными полномочиями.

Например, одним из ключевых инвесторов в технологию захвата Carbon Engineering является Occidental Petroleum, крупный пользователь Повышение нефтеотдачи методы. В одном из таких методов CO? закачивается в нефтяные скважины для увеличения количества сырой нефти, которую можно извлечь, благодаря увеличению давления в скважине и/или улучшению характеристик потока самой нефти. Однако, включая энергетические затраты на транспортировку и переработку этой дополнительной нефти, использование этой технологии, скорее всего, увеличит чистые выбросы, а не уменьшит их.

Еще одним ключевым моментом, который говорил о деятельности Carbon Engineering, является его Воздух к топливу технология, в которой СО? превращается в горючее жидкое топливо, готовое к повторному сжиганию. Теоретически это обеспечивает углеродно-нейтральный топливный цикл при условии, что на каждом этапе процесса используется возобновляемая энергия. Однако даже такое использование еще далеко от технологии отрицательных выбросов.

Металлоорганические каркасы представляют собой пористые твердые тела, способные улавливать CO?.

{vembed Y = m91P-R3kxOs}

На горизонте есть многообещающие альтернативы. Металлоорганические каркасы представляют собой губчатые твердые вещества, которые сжимают эквивалент CO? площадь поверхности футбольного поля в размер кусочка сахара. Использование этих поверхностей для удаления CO? для улавливания требуется гораздо меньше энергии – и компании начали изучать их коммерческий потенциал. Однако крупномасштабное производство еще не доведено до совершенства, и возникают вопросы относительно его долгосрочной стабильности при устойчивом выбросе CO? проекты захвата означают, что их высокая стоимость еще не оправдана.

Поскольку вероятность того, что технологии, все еще находящиеся в лаборатории, будут готовы к улавливанию гигатонных масштабов в течение следующего десятилетия, невелика, методы, используемые Carbon Engineering и Climeworks, являются лучшими, которые мы имеем на данный момент. Но важно помнить, что они далеко не идеальны. Нам нужно будет перейти на более эффективные методы CO? захватить, как только сможем. Как сказал сам основатель Carbon Engineering Дэвид Кит указывает,разработчики политики перегружают технологии удаления углерода, и до настоящего времени они получали «чрезвычайно мало» средств на исследования.

В целом, мы должны противостоять искушению рассматривать прямой захват воздуха как волшебную пулю, которая избавляет нас от необходимости бороться с нашей углеродной зависимостью. Снижение или нейтрализация углеродной нагрузки в жизненном цикле углеводородного топлива может стать шагом к технологиям с отрицательными выбросами. Но это всего лишь шаг. После долгого пребывания на неправильной стороне углеродной книги настало время выйти за рамки простого безубыточности.

Об авторе

Крис Хос, лектор по неорганической химии, Университет Кила

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon