Jos vain se olisi niin helppoa. Olivier Le Moal / Shutterstock
Tuoreen suuren YK: n mukaan raportti, jos aiomme rajoittaa lämpötilan nousun 1.5 asteeseen ja estää ilmastonmuutoksen tuhoisimmat vaikutukset, meidän on vähennettävä maailmanlaajuista hiilidioksidipäästöjä? Tämä tarkoittaa fossiilisten polttoaineiden käytön nopeaa poistamista – mutta vaimentaaksemme tätä siirtymää ja kompensoidaksemme alueita, joilla ei ole tällä hetkellä korvaavia polttavia aineita, meidän on poistettava aktiivisesti CO? ilmakehästä. Puiden istutus ja uudelleenviljely ovat a suuri osa tämä ratkaisu on välttämätön, mutta me tarvitsemme suuresti teknistä apua, jos haluamme estää ilmastonmuutoksen.
Joten kun äskettäin ilmestyi uutinen, että kanadalainen yritys Carbon Engineering on hyödyntänyt tunnettua kemiaa hiilidioksidin talteenottamiseksi? ilmakehästä, jonka hinta on alle 100 dollaria tonnilta, monet medialähteet ylistivät virstanpylvästä taikaluoti. Valitettavasti kokonaiskuva ei ole niin yksinkertainen. Tasapainon siirtäminen hiilen lähteestä hiilinieluun on herkkää liiketoimintaa, ja näkemyksemme on, että siihen liittyvät energiakustannukset ja talteenotetun hiilidioksidin todennäköinen jatkokäyttö? tarkoittaa, että Carbon Engineeringin "luoti" on kaikkea muuta kuin taikuutta.
Koska CO? Se muodostaa vain 0.04 % ilmassamme olevista molekyyleistä, joten sen vangitseminen saattaa tuntua tekniseltä ihmeeltä. Mutta kemistit ovat tehneet sitä pienessä mittakaavassa 18-luvulta lähtien, ja se voidaan tehdä jopa - vaikkakin tehottomasti - paikallisen rautakaupan tarvikkeilla.
Kuten lukion kemian opiskelijat tietävät, CO? reagoi kalkkiveden (kalsiumhydroksidiliuos) kanssa muodostaen maidonvalkoista liukenematonta kalsiumkarbonaattia. Muut hydroksidit sitovat hiilidioksidia? samalla tavalla. Litiumhydroksidi oli sen perusta CO? absorboijat joka piti Apollo 13:n astronautit elossa ja kaliumhydroksidi vangitsee hiilidioksidia? niin tehokkaasti, että sillä voidaan mitata palavan aineen hiilipitoisuutta. Tässä jälkimmäisessä menettelyssä käytetty 19-luvun laite on edelleen American Chemical Societyn logossa.
Valitettavasti tämä ei ole enää pienimuotoinen ongelma – meidän on nyt otettava talteen miljardeja tonneja hiilidioksidia ja nopeasti.
Carbon Engineeringin tekniikka on hydroksidikemiaa parhaimmillaan. Brittiläisessä Kolumbiassa sijaitsevalla koelaitoksella ilmaa vedetään sisään suurilla tuulettimilla ja se altistetaan kaliumhydroksidille, jolla CO? reagoi muodostaen liukoista kaliumkarbonaattia. Tämä liuos yhdistetään sitten kalsiumhydroksidin kanssa, jolloin saadaan kiinteää ja helposti erotettavaa kalsiumkarbonaattia sekä kaliumhydroksidiliuosta, joka voidaan käyttää uudelleen.
Maaperän lannoitteena voidaan käyttää kalsiumkarbonaattia. Nordic Moonlight / Shutterstock
Tämä prosessin osa maksaa suhteellisen vähän energiaa ja sen tuote on pääosin kalkkikiveä – mutta kalsiumkarbonaattivuorten valmistaminen ei ratkaise ongelmaamme. Vaikka kalsiumkarbonaatilla on käyttöä maataloudessa ja rakentamisessa, tämä prosessi olisi aivan liian kallis kaupallisena lähteenä. Se ei myöskään ole käytännöllinen vaihtoehto valtion rahoittamaan hiilen varastointiin, koska tarvittaisiin valtavia määriä kalsiumhydroksidia. Ollakseen toteutettavissa suoran ilman talteenoton on tuotettava väkevää CO? tuotteena, joka voidaan joko varastoida tai ottaa käyttöön turvallisesti.
Siten kiinteä kalsiumkarbonaatti kuumennetaan 900 °C:seen puhtaan COXNUMX:n talteen ottamiseksi. Tämä viimeinen vaihe vaatii valtavan määrän energiaa. Carbon Engineeringin maakaasuvoimalassa koko sykli tuottaa puoli tonnia hiilidioksidia? jokaista ilmasta kaapattua tonnia kohti. Laitos ottaa tämän ylimääräisen hiilidioksidin talteen, ja sitä voitaisiin tietysti käyttää uusiutuvalla energialla terveellisemmän hiilitasapainon saavuttamiseksi – mutta ongelmana on, mitä kaikelle talteenotetulle kaasulle tehdä.
Sveitsiläinen start-up-yritys Climeworks käyttää samalla tavalla kerättyä hiilidioksidia? to auttaa fotosynteesiä ja parantaa läheisten kasvihuoneiden satoa, mutta hinta ei ole vielä läheskään kilpailukykyinen. CO? voidaan hankkia muualta vain kymmenesosalla Carbon Engineeringin 100 dollarin tuloksesta. Hallituksilla on myös paljon halvempia tapoja kompensoida päästöjä: hiilidioksidin talteenotto on paljon helpompaa? päästölähteessä, jossa pitoisuus on paljon korkeampi. Joten tämä tekniikka todennäköisesti kiinnostaa pääasiassa paljon päästöjä aiheuttavia teollisuudenaloja, jotka voivat hyötyä hiilidioksidista? vihreillä tunnuksilla.
Esimerkiksi yksi tärkeimmistä Carbon Engineeringin sieppausteknologian sijoittajista on Occidental Petroleum, joka on merkittävä käyttäjä Tehostettu öljynkeräys menetelmiä. Yhdessä tällaisessa menetelmässä CO? pumpataan öljykaivoihin lisäämään talteen otettavan raakaöljyn määrää kohonneen kaivonpaineen ja/tai itse öljyn virtausominaisuuksien parantamisen ansiosta. Kuitenkin, mukaan lukien tämän ylimääräisen öljyn kuljetuksen ja jalostuksen energiakustannukset, teknologian käyttö tällä tavalla todennäköisesti lisää nettopäästöjä, ei vähennä niitä.
Toinen keskeinen puhetta Carbon Engineeringin toiminnasta on sen Air To Fuels tekniikka, missä CO? muunnetaan palavaksi nestemäiseksi polttoaineeksi, joka on valmis poltettavaksi uudelleen. Teoriassa tämä tarjoaa hiilineutraalin polttoainekierron edellyttäen, että prosessin jokaisessa vaiheessa käytetään uusiutuvaa energiaa. Tämäkin käyttö on kuitenkin vielä kaukana negatiivisten päästöjen teknologiasta.
Metalli-orgaaniset rungot ovat huokoisia kiinteitä aineita, jotka kykenevät sitomaan hiilidioksidia.
{vembed Y=m91P-R3kxOs}
Lupaavia vaihtoehtoja on näköpiirissä. Metalli-orgaaniset rungot ovat sienimäisiä kiinteitä aineita, jotka puristavat vastaavan CO? jalkapallokentän pinta-alasta sokerin kuution koko. Käytätkö näitä pintoja CO:lle? talteenotto vaatii paljon vähemmän energiaa – ja yritykset ovat alkaneet tutkia kaupallisia mahdollisuuksiaan. Suuren mittakaavan tuotantoa ei ole kuitenkaan saatu täydelliseksi, ja kysytään niiden pitkäaikaisesta vakaudesta jatkuvalle CO? talteenottoprojektit tarkoittavat, että niiden korkeita kustannuksia ei vielä ole ansaittu.
Koska laboratoriossa vielä olevat teknologiat ovat valmiita gigatonnien mittakaavaan seuraavan vuosikymmenen aikana, on vain pieni mahdollisuus, että Carbon Engineeringin ja Climeworksin käyttämät menetelmät ovat parhaita, joita meillä tällä hetkellä on. Mutta on tärkeää muistaa, että ne eivät ole lähelläkään täydellisiä. Meidän on siirryttävä tehokkaampiin CO-menetelmiin? vangita heti kun pystymme. Carbon Engineeringin perustajana 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
at InnerSelf Market ja Amazon
