Jos vain se olisi niin helppoa. Olivier Le Moal / Shutterstock
Tuoreen suuren YK: n mukaan raporttiJos haluamme rajoittaa lämpötilan nousua 1.5 ° C: een ja estää ilmastonmuutoksen kaikkein katastrofaalisimmat vaikutukset, meidän on vähennettävä hiilidioksidipäästöt maailmanlaajuisesti nollaan 2050in avulla. Tämä tarkoittaa fossiilisten polttoaineiden käytön nopeaa poistamista - mutta siirtymän pehmentämiseksi ja niiden alueiden korvaamiseksi, joissa ei tällä hetkellä ole polttoainetta, on aktiivisesti poistettava hiilidioksidi ilmakehästä. Puiden istuttaminen ja uusinta ovat a suuri osa tämä ratkaisu on välttämätön, mutta me tarvitsemme suuresti teknistä apua, jos haluamme estää ilmastonmuutoksen.
Joten kun tuoreimmat uutiset osoittivat, että Kanadan yritys Carbon Engineering on käyttänyt jotakin tunnettua kemiaa hiilidioksidin talteenottamiseksi ilmakehästä kustannuksella, joka on pienempi kuin $ 100 tonnia, monet medialähteet kannattivat virstanpylvästä taikaluoti. Valitettavasti iso kuva ei ole niin yksinkertainen. Todella tasapaino hiilen lähteestä hiilinieluun on herkkä liiketoiminta, ja meidän näkemyksemme on se, että kaapattujen hiilidioksidipäästöjen energiankulut ja todennäköiset loppukäyttötarkoitukset merkitsevät sitä, että Carbon Engineeringin ”bullet” on mitään muuta kuin taikuutta.
Koska CO₂: n osuus on vain 0.04%: lla molekyyleistämme ilmassa, se voi tuntua tekniseltä ihmeeltä. Mutta kemistit ovat tehneet sitä pienillä asteikoilla 18th-luvulta lähtien, ja se voidaan tehdä jopa - vaikkakin tehottomasti - paikallisesta rautakaupasta.
Kuten lukion kemian opiskelijat tietävät, CO₂ reagoi veden kanssa (kalsiumhydroksidiliuos), jolloin saadaan maitomaista valkoista liukenematonta kalsiumkarbonaattia. Muut hydroksidit sieppaavat CO 2: n samalla tavalla. Litiumhydroksidi oli perustana CO₂-absorboivat aineet jotka pitivät astronautteja Apollo 13: ssa elossa, ja kaliumhydroksidi kaapaa CO₂ niin tehokkaasti, että sitä voidaan käyttää mitattaessa palavan aineen hiilipitoisuutta. Jälkimmäisessä menettelyssä käytetty 19th-luvun laite on edelleen American Chemical Societyn logolla.
Valitettavasti tämä ei ole enää pienimuotoinen ongelma - meidän on nyt pyydettävä miljardeja tonneja hiilidioksidia ja nopeasti.
Carbon Engineeringin tekniikka on parhaimmillaan hydroksidikemia. Isossa-Britanniassa sijaitsevassa pilottiyrityksessään suuret puhaltimet vetävät ilmaa ja altistuvat kaliumhydroksidille, jolla CO 2 reagoi liukoisen kaliumkarbonaatin muodostamiseksi. Sitten tämä liuos yhdistetään kalsiumhydroksidiin, jolloin saadaan kiinteää ja helposti erotettavaa kalsiumkarbonaattia sekä kaliumhydroksidiliuosta, jota voidaan käyttää uudelleen.
Tämä osa prosessista maksaa suhteellisen vähän energiaa ja sen tuote on olennaisesti kalkkikivi - mutta kalsiumkarbonaatin vuoristojen tekeminen ei ratkaise ongelmaa. Vaikka kalsiumkarbonaattia käytetään maataloudessa ja rakentamisessa, tämä prosessi olisi aivan liian kallista kaupallisena lähteenä. Se ei myöskään ole käytännöllinen vaihtoehto valtion rahoittamalle hiilivarastolle, koska kalsiumhydroksidia tarvitaan paljon. Jotta suora ilman kerääminen olisi mahdollista, sen on tuotettava väkevää hiilidioksidia tuotteeksi, joka voidaan joko varastoida tai käyttää turvallisesti.
Täten kiinteä kalsiumkarbonaatti kuumennetaan 900 ° C: seen puhtaan CO 2: n talteenottamiseksi. Tämä viimeinen vaihe vaatii suuren määrän energiaa. Carbon Engineeringin maakaasulaitoksessa koko sykli tuottaa puolen tonnin hiilidioksidia jokaista ilmaa kohti otetusta tonnista. Laitos ottaa tämän ylimääräisen hiilidioksidin talteen, ja sitä voitaisiin tietysti hyödyntää uusiutuvalla energialla terveellisempään hiilidioksiditasapainoon - mutta ongelma siitä, mitä on tehtävä kaikkien kaapattujen kaasujen kanssa.
Sveitsiläinen start-up-yhtiö Climeworks käyttää samankaltaisia kaapattuja hiilidioksidipäästöjä auttaa fotosynteesiä ja parantaa satoviljelyä läheisissä kasvihuoneissa, mutta hinta ei ole vielä lähellä kilpailua. CO₂ voidaan hankkia muualla niin vähän kuin kymmenesosa Carbon Engineeringin $ 100in alimmasta rivistä. Hallituksilla on myös paljon halvempia tapoja kompensoida päästöjä: hiilidioksidipäästöjä on paljon helpompaa päästölähteessä, jossa pitoisuus on paljon suurempi. Niinpä tämä tekniikka kiinnostaa todennäköisesti lähinnä päästöjä tuottavia teollisuudenaloja, jotka saattavat hyötyä hiilidioksidipäästöistä ja vihreistä valtakirjoista.
Esimerkiksi yksi tärkeimmistä Carbon Engineeringin sieppausteknologian sijoittajista on Occidental Petroleum, joka on merkittävä käyttäjä Tehostettu öljynkeräys menetelmiä. Eräässä tällaisessa menetelmässä hiilidioksidia pumpataan öljysäiliöihin raakaöljyn määrän lisäämiseksi, joka voidaan ottaa talteen suurennetun kuoppapaineen ja / tai itse öljyn virtausominaisuuksien ansiosta. Tämän ylimääräisen öljyn kuljetuksen ja jalostuksen energiakustannukset mukaan lukien teknologian käyttäminen tällä tavoin todennäköisesti lisää nettopäästöjä, ei vähennä niitä.
Toinen keskeinen puhetta Carbon Engineeringin toiminnasta on sen Air To Fuels tekniikka, jossa CO₂ muunnetaan palavaksi nestemäiseksi polttoaineeksi, joka on valmis poltettavaksi uudelleen. Teoreettisesti tämä tarjoaa hiilen neutraalin polttoainekierron, edellyttäen, että prosessin jokainen vaihe on varustettu uusiutuvalla energialla. Jopa tämä käyttö on edelleen kaukana negatiivisesta päästötekniikasta.
Metalli-orgaaniset kehykset ovat huokoisia kiinteitä aineita, jotka kykenevät tarttumaan CO 2: een.
Horisontissa on lupaavia vaihtoehtoja. Metalli-orgaaniset kehykset ovat sienimäisiä kiintoaineita, jotka puristavat jalkapallokentän vastaavan CO₂-pinta-alan sokerin kuution koko. Näiden pintojen käyttö hiilidioksidin talteenottoon vaatii paljon vähemmän energiaa - ja yritykset ovat alkaneet tutkia niiden kaupallista potentiaalia. Laajamittaista tuotantoa ei kuitenkaan ole täydennetty, ja kysymykset niiden pitkäaikaisesta vakaudesta kestäville hiilidioksidipäästöjä koskeville hankkeille merkitsevät sitä, että niiden korkeat kustannukset eivät ole vielä ansioituneita.
Carbon Engineeringin ja Climeworksin käyttämät menetelmät ovat parhaillaan parhaillaan parhaalla mahdollisella tavalla, koska laboratoriossa olevat tekniikat ovat valmiina gigatonneja varten seuraavalla vuosikymmenellä. Mutta on tärkeää muistaa, että he eivät ole läheskään täydellisiä. Meidän on siirryttävä tehokkaampiin hiilidioksidin talteenottomenetelmiin heti, kun pystymme. Carbon Engineeringin perustaja David Keith itse huomauttaaPoliittiset päättäjät ylittävät hiilen poisto-teknologiat ja ovat tähän mennessä saaneet ”poikkeuksellisen vähän” tutkimusrahoitusta.
Yleisemmin sanottuna meidän on vastustettava kiusausta nähdä suora ilman kaappaaminen maagisena bulletina, joka säästää meitä joutumasta käsittelemään hiili-riippuvuuttamme. Hiilivetypolttoaineiden elinkaaren hiilidioksidipäästöjen vähentäminen tai neutralointi voi olla askel kohti negatiivisia päästöteknologioita. Mutta se on vain - askel. Kun olet ollut niin pitkään vääriä hiilidioksidirekisteriä, on kulunut aika tarkastella pidemmälle kuin vain murtaa.
Author
Chris Hawes, epäorgaanisen kemian lehtori, Keele-yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Liittyvät kirjat
