Почему новая технология улавливания CO₂ не волшебная палочка против изменения климата

Почему новая технология улавливания CO₂ не волшебная палочка против изменения климата Если бы это было так просто. Оливье Ле Моал / Shutterstock

По данным недавнего крупного ООН сообщатьЕсли мы хотим ограничить повышение температуры до 1.5 ° C и предотвратить наиболее катастрофические последствия изменения климата, нам необходимо сократить глобальные выбросы CO₂ до чистого нуля с помощью 2050. Это означает быстрое устранение использования ископаемого топлива, но чтобы смягчить этот переход и компенсировать области, в которых в настоящее время нет замены горючим, нам необходимо активно удалять CO₂ из атмосферы. Посадка деревьев и перемотка являются большая часть этого решения, но нам, скорее всего, понадобится дополнительная техническая помощь, если мы хотим предотвратить разрушение климата.

Поэтому, когда появились последние новости о том, что канадская компания Carbon Engineering использовала известную химию для улавливания CO₂ из атмосферы стоимостью менее $ 100 за тонну, многие источники в СМИ назвали этот этап чудодейственным, К сожалению, общая картина не так проста. На самом деле нарушить баланс между источником углерода и поглотителем углерода - дело деликатное, и мы считаем, что связанные с этим затраты энергии и вероятное последующее использование уловленного CO₂ означают, что «пуля» Carbon Engineering - это не волшебство.

Учитывая, что CO₂ составляет только 0.04% молекул в нашем воздухе, захват его может показаться технологическим чудом. Но химики делают это в небольших масштабах с 18-го века, и это может быть даже сделано - хотя и неэффективно - с поставками из местного хозяйственного магазина.

Как известно ученикам средней школы по химии, CO₂ реагирует с известковой водой (раствор гидроксида кальция) с образованием молочно-белого нерастворимого карбоната кальция. Другие гидроксиды захватывают CO₂ таким же образом. Гидроксид лития был основой Поглотители CO₂ Это помогло астронавтам Аполлона 13 выжить, а гидроксид калия улавливает CO₂ настолько эффективно, что его можно использовать для измерения содержания углерода в сгоревшем веществе. Аппарат 19-го века, использованный в этой последней процедуре, все еще изображен на логотипе Американского химического общества.

К сожалению, это уже не мелкая проблема - теперь нам нужно быстро и быстро собрать миллиарды тонн CO₂.

Техника Carbon Engineering - это химическая гидроокись в своих лучших проявлениях. На его экспериментальной установке в Британской Колумбии воздух всасывается большими вентиляторами и подвергается воздействию гидроксида калия, с которым CO₂ реагирует с образованием растворимого карбоната калия. Этот раствор затем объединяют с гидроксидом кальция, получая твердый и легко отделяемый карбонат кальция вместе с раствором гидроксида калия, который можно использовать повторно.

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

Эта часть процесса стоит сравнительно мало энергии, а его продукт по сути является известняком, но создание горы карбоната кальция не решает нашу проблему. Хотя карбонат кальция используется в сельском хозяйстве и строительстве, этот процесс будет слишком дорогим в качестве коммерческого источника. Это также не практичный вариант для хранения углерода, финансируемого государством, из-за огромных количеств гидроксида кальция, которые могут потребоваться. Для обеспечения возможности прямого захвата воздуха необходимо производить концентрированный CO₂ в качестве своего продукта, который можно либо безопасно хранить, либо использовать.

Таким образом, твердый карбонат кальция нагревают до 900 ° C для извлечения чистого CO₂. Этот последний шаг требует огромного количества энергии. На заводе Carbon Engineering, работающем на природном газе, полный цикл вырабатывает полтонны CO₂ на каждую тонну, уловленную из воздуха. Завод действительно улавливает этот дополнительный CO₂ и, конечно, может получать энергию из возобновляемых источников для более здорового углеродного баланса - но проблема того, что делать со всем уловленным газом, остается.

Швейцарская стартап-компания Climeworks использует захваченный аналогично CO₂ для помощь фотосинтеза и повысить урожайность в близлежащих теплицах, но пока цена далеко не конкурентоспособна. CO₂ может быть получен в другом месте всего за одну десятую от чистой прибыли Carbon Engineering по $ 100. У правительств также есть гораздо более дешевые способы компенсации выбросов: гораздо проще улавливать CO₂ в источнике выбросов, где концентрация намного выше. Таким образом, эта технология, вероятно, в основном заинтересует отрасли с высоким уровнем выбросов, которые могут получить выгоду от использования CO₂ с зелеными полномочиями.

Например, одним из ключевых инвесторов в технологию захвата Carbon Engineering является Occidental Petroleum, крупный пользователь Повышение нефтеотдачи методы. В одном таком способе CO₂ закачивается в нефтяные скважины для увеличения количества сырой нефти, которое может быть извлечено, благодаря повышению давления в скважине и / или улучшению характеристик потока самой нефти. Однако, включая энергетические затраты на транспортировку и переработку этой дополнительной нефти, использование этой технологии, вероятно, увеличит чистые выбросы, а не уменьшит их.

Еще одним ключевым моментом, который говорил о деятельности Carbon Engineering, является его Воздух к топливу технология, при которой CO₂ превращается в горючее жидкое топливо, готовое к повторному сжиганию. Теоретически это обеспечивает углерод-нейтральный топливный цикл, при условии, что каждый этап процесса запитывается от возобновляемой энергии. Тем не менее, даже это использование еще далеко от технологии негативных выбросов.

Металлоорганические каркасы представляют собой пористые твердые вещества, способные захватывать CO₂.

На горизонте есть многообещающие альтернативы. Металлоорганические каркасы представляют собой твердые губчатые вещества, которые сжимают эквивалентную площадь поверхности CO₂ футбольного поля в размер кусочка сахара, Использование этих поверхностей для улавливания CO₂ требует гораздо меньше энергии - и компании начали изучать свой коммерческий потенциал. Однако крупномасштабное производство не было доведено до совершенства, и вопросы относительно их долгосрочной стабильности для проектов по устойчивому улавливанию CO2 означают, что их высокая стоимость еще не оправдана.

При малой вероятности того, что технологии, все еще находящиеся в лаборатории, будут готовы к захвату в гигантских масштабах в течение следующего десятилетия, методы, используемые в Carbon Engineering и Climeworks, являются лучшими из имеющихся на данный момент. Но важно помнить, что они далеко не идеальны. Нам нужно будет перейти на более эффективные методы улавливания CO₂, как только мы сможем. Как 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

{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = улавливание углерода; maxresults = 3}

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ