'עץ מכני' אחד מהיר פי 1,000 בסילוק פחמן דו חמצני מהאוויר מאשר עץ טבעי. הראשון הוא להתחיל לפעול באריזונה ב-2022. איור באמצעות אוניברסיטת אריזונה סטייט
מאתיים שנה של שריפת דלקים מאובנים הכניסו לאטמוספירה יותר פחמן דו חמצני, גז חממה רב עוצמה, ממה שהטבע יכול להסיר. כשה-CO2 הזה מצטבר, זה לוכד חום עודף ליד פני כדור הארץ, מה שגורם להתחממות כדור הארץ. יש כל כך הרבה CO2 באטמוספירה עכשיו שרוב התרחישים מראים סיום הפליטות לבדו לא יספיק כדי לייצב את האקלים - האנושות תצטרך גם להסיר CO2 מהאוויר.
למשרד האנרגיה האמריקני יש חדש מטרה להגדיל לכידת אוויר ישירה, טכנולוגיה המשתמשת בתגובות כימיות ל ללכוד CO2 מהאוויר. בעוד שמימון פדרלי ללכידת פחמן מעורר לעתים קרובות ביקורת מכיוון שחלק מהאנשים רואים בכך תירוץ להמשך השימוש בדלק מאובנים, סביר להניח שהסרת פחמן בצורה כלשהי עדיין נחוץ, מראים דוחות IPCC. טכנולוגיה להסרת פחמן מכנית נמצאת בפיתוח ופועלת ב בקנה מידה קטן מאוד, בין השאר משום שהשיטות הנוכחיות יקרות באופן בלתי רגיל וצריכות אנרגיה. אבל טכניקות חדשות נבדקים השנה שיכולים לסייע בהורדת הביקוש והעלות לאנרגיה.
שאלנו את פרופסור באוניברסיטת אריזונה סטייט קלאוס לקנר, חלוצה בלכידת אוויר ישירה ואחסון פחמן, על מצב הטכנולוגיה ולאן היא מועדת.
מהי סילוק פחמן ישיר ומדוע זה נחשב הכרחי?
כשהתעניינתי בניהול פחמן בתחילת שנות ה-1990, מה שהניע אותי הייתה התצפית שפחמן נערם בסביבה. זה לוקח את הטבע אלפי שנים להסיר את ה-CO2 הזה, ואנחנו על א מסלול לעבר CO2 גבוה בהרבה ריכוזים, הרבה מעבר לכל מה שבני אדם חוו.
האנושות לא יכולה להרשות לעצמה כמויות הולכות וגדלות של עודפי פחמן שיצופו בסביבה, אז אנחנו חייבים להוציא אותו החוצה.
לא כל הפליטות הן ממקורות גדולים, כמו תחנות כוח או מפעלים, שבו נוכל ללכוד CO2 כפי שהוא יוצא. אז אנחנו צריכים להתמודד עם החצי השני של הפליטות - ממכוניות, מטוסים, מקלחת חמה בזמן שתנור הגז שלך מוציא CO2. זה אומר להוציא CO2 מהאוויר.
מכיוון ש-CO2 מתערבב במהירות באוויר, זה לא משנה היכן בעולם מסירים את ה-CO2 - להסרה יש אותה השפעה. כך שנוכל למקם טכנולוגיית לכידת אוויר ישירה בדיוק במקום בו אנו מתכננים להשתמש או לאחסן את ה-CO2.
גם אופן האחסון חשוב. אחסון CO2 למשך 60 שנה או 100 שנים בלבד אינו מספיק טוב. אם בעוד 100 שנים כל הפחמן הזה יחזור לסביבה, כל מה שעשינו היה לטפל בעצמנו, והנכדים שלנו צריכים להבין את זה שוב. בינתיים, צריכת האנרגיה בעולם גדלה בערך 2% לשנה.
אחת התלונות על לכידת אוויר ישירה, בנוסף לעלות, היא שזה עתיר אנרגיה. האם ניתן להפחית את השימוש באנרגיה?
שני שימושי אנרגיה גדולים בלכידת אוויר ישירה הם הפעלת מאווררים כדי לשאוב אוויר ואז חימום כדי לחלץ את ה-CO2. ישנן דרכים להפחית את הביקוש לאנרגיה עבור שניהם.
לדוגמה, נתקלנו בחומר שמושך CO2 כשהוא יבש ומשחרר אותו כשהוא רטוב. הבנו שאנחנו יכולים לחשוף את החומר הזה לרוח והוא יטען ב-CO2. אז נוכל לעשות את זה רטוב וזה יעשה לשחרר את ה-CO2 באופן שדורש הרבה פחות אנרגיה ממערכות אחרות. הוספת חום שנוצר מאנרגיה מתחדשת מעלה את לחץ ה-CO2 עוד יותר, כך שיש לנו גז CO2 מעורבב באדי מים שממנו נוכל לאסוף CO2 טהור.
אנו יכולים לחסוך אפילו יותר אנרגיה אם הלכידה היא פסיבית - אין צורך להכניס מאווררים למסביב; האוויר זז מעצמו.
המעבדה שלי יוצרת שיטה לעשות זאת, הנקראת עצים מכניים. אלו עמודים אנכיים גבוהים של דיסקים מצופים בשרף כימי, בקוטר של כ-5 רגל, כשהדיסקים במרחק של כ-2 אינץ' זה מזה, כמו ערימת תקליטים. כשהאוויר נושב, משטחי הדיסקים סופגים CO2. לאחר 20 דקות בערך, הדיסקים מלאים, והם שוקעים בחבית מתחת. אנחנו שולחים מים וקיטור כדי לשחרר את ה-CO2 לסביבה סגורה, ועכשיו יש לנו תערובת בלחץ נמוך של אדי מים ו-CO2. אנחנו יכולים להחזיר את רוב החום שנכנס לחימום הקופסה, כך שכמות האנרגיה הדרושה לחימום קטנה למדי.
על ידי שימוש בלחות, נוכל למנוע כמחצית מצריכת האנרגיה ולהשתמש באנרגיה מתחדשת עבור השאר. זה אמנם דורש מים ואוויר יבש, אז זה לא יהיה אידיאלי בכל מקום, אבל יש גם שיטות אחרות.
האם ניתן לאחסן CO2 בבטחה לטווח ארוך, והאם יש מספיק מסוג זה של אחסון?
התחלתי לעבוד על הרעיון של קיבוע מינרלים בשנות ה-1990, והובלתי קבוצה בלוס אלמוס. העולם יכול למעשה לסלק CO2 לצמיתות על ידי ניצול העובדה שזו חומצה וסלעים מסוימים הם בסיס. כאשר CO2 מגיב עם מינרלים העשירים בסידן, הוא יוצר קרבונטים מוצקים. על ידי מינרליזציה של ה-CO2 ככה, אנחנו יכול לאחסן כמות כמעט בלתי מוגבלת של פחמן לצמיתות.
לדוגמה, יש הרבה בזלת - סלע געשי - בפנים איסלנד המגיבה עם CO2 והופך אותו לקרבונטים מוצקים תוך מספר חודשים. איסלנד יכולה למכור תעודות של קיבוע פחמן לשאר העולם מכיוון שהיא מרחיקה CO2 לשאר העולם.
ישנם גם מאגרי ענק תת-קרקעיים מהפקת נפט באגן הפרמיאן בטקסס. יש אקוויפרים מלוחים גדולים. בים הצפוני, קילומטר מתחת לקרקעית האוקיינוס, חברת האנרגיה Equinor לוכדת CO2 ממפעל לעיבוד גז ואוגרת מיליון טון CO2 בשנה מאז 1996, הימנעות מזו של נורבגיה מס על פליטת CO2. כמות האחסון התת קרקעי שבו אנו יכולים לבצע קיבוע מינרלים גדול בהרבה ממה שנצטרך אי פעם עבור CO2. השאלה היא כמה אפשר להמיר לרזרבה מוכחת
.אנו יכולים גם להשתמש בלכידת אוויר ישירה כדי לסגור את לולאת הפחמן - כלומר נעשה שימוש חוזר ב-CO2, נלכד ומשתמש חוזר שוב כדי להימנע מהפקה נוספת. נכון לעכשיו, אנשים משתמשים בפחמן מדלקים מאובנים כדי להפיק אנרגיה. אתה יכול להמיר CO2 לדלקים סינתטיים - בנזין, דיזל או נפט - שאין בהם פחמן על ידי ערבוב ה-CO2 עם מימן ירוק נוצר עם אנרגיה מתחדשת. הדלק הזה יכול לשלוח בקלות דרך צינורות קיימים ולהישמר במשך שנים, כך שתוכל לייצר חום וחשמל בבוסטון בליל חורף באמצעות אנרגיה שנאספה כשמש במערב טקסס בקיץ שעבר. מיכל מלא של "דלק סינון" לא עולה הרבה, וזה יותר חסכוני מאשר סוללה.
משרד האנרגיה קבע יעד חדש לצמצם את העלויות של סילוק פחמן דו חמצני ל-100 דולר ארה"ב לטון ולהגדיל אותו במהירות תוך עשור. מה צריך לקרות כדי להפוך את זה למציאות?
DOE מפחיד אותי כי הם גורמים לזה להישמע כאילו הטכנולוגיה כבר מוכנה. אחרי שהזנחנו את הטכנולוגיה במשך 30 שנה, אנחנו לא יכולים פשוט להגיד שיש חברות שיודעות איך לעשות את זה וכל מה שאנחנו צריכים לעשות זה לדחוף את זה הלאה. אנחנו צריכים להניח שזו טכנולוגיה בהתהוות.
Climeworks היא החברה הגדולה ביותר העוסקת בלכידה ישירה באופן מסחרי, והיא מוכרת CO2 ב בסביבות 500 עד 1,000 דולר לטון. זה יקר מדי. מצד שני, ב-50 דולר לטון, העולם יכול לעשות את זה. אני חושב שנוכל להגיע לשם.
ארה"ב צורכת כ-7 מיליון טונות של CO2 בשנה CO2 של סוחר - חשבו על משקאות תוססים, מטפים, ממגורות תבואה משתמשים בו כדי לשלוט באבקת דגנים, שהיא סכנת פיצוץ. המחיר הממוצע הוא 60-150 דולר. אז מתחת ל-$100 יש לך שוק.
מה שאתה באמת צריך הוא מסגרת רגולטורית שאומרת שאנחנו דורשים להרחיק את CO2, ואז השוק יעבור מלכידת קילוטון של CO2 היום ללכידת גיגהטון של CO2.
לאן אתה רואה את הטכנולוגיה הזו הולכת בעוד 10 שנים?
אני רואה עולם שנוטש דלקים מאובנים, כנראה בהדרגה, אבל יש לו מנדט ללכוד ולאגור את כל ה-CO2 לטווח ארוך.
ההמלצה שלנו היא כאשר פחמן יוצא מהאדמה, יש להתאים אותו עם הסרה שווה. אם אתה מייצר טון אחד של פחמן הקשור לפחם, נפט או גז, אתה צריך לשים טון אחד. זה לא חייב להיות אותו טון, אבל חייב להיות א תעודת עיקול זה מבטיח שהוא הוסר, והוא צריך להחזיק מעמד יותר מ-100 שנים. אם כל הפחמן מאושר מהרגע שהוא יוצא מהאדמה, קשה יותר לרמות את המערכת.
לא ידוע גדול הוא כמה קשה ילחצו התעשייה והחברה להפוך לפחמן ניטרלי. זה מעודד לראות חברות כמו מיקרוסופט ו פס קניית אשראי פחמן ותעודות להסרת CO2 ומוכן לשלם מחירים גבוהים למדי.
טכנולוגיה חדשה יכולה לקחת עשור או שניים לחדור, אבל אם המשיכה הכלכלית קיימת, הדברים יכולים ללכת מהר. המטוס המסחרי הראשון היה זמין ב-1951. ב-1965 הם היו בכל מקום.
על המחבר
קלאוס לקנר, פרופסור להנדסה ומנהל המרכז לפליטות פחמן שליליות, אוניברסיטת אריזונה
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים:
העתיד שאנו בוחרים: לשרוד את משבר האקלים
מאת כריסטיאנה פיגרס וטום ריבט-קרנק
המחברים, שמילאו תפקידי מפתח בהסכם פריז בנושא שינויי אקלים, מציעים תובנות ואסטרטגיות לטיפול במשבר האקלים, כולל פעולה אינדיבידואלית וקולקטיבית.
כדור הארץ הבלתי ראוי למגורים: החיים לאחר ההתחממות
מאת דייוויד וואלאס-וולס
ספר זה בוחן את ההשלכות הפוטנציאליות של שינויי אקלים בלתי מבוקרים, כולל הכחדה המונית, מחסור במזון ומים וחוסר יציבות פוליטית.
המשרד לעתיד: רומן
מאת קים סטנלי רובינסון
הרומן הזה מדמיין עולם קרוב לעתיד המתמודד עם השפעות שינויי האקלים ומציע חזון כיצד החברה עשויה להשתנות כדי להתמודד עם המשבר.
תחת שמיים לבנים: טבעו של העתיד
מאת אליזבת קולברט
המחבר בוחן את ההשפעה האנושית על עולם הטבע, כולל שינויי אקלים, ואת הפוטנציאל לפתרונות טכנולוגיים להתמודדות עם אתגרים סביבתיים.
הוספה: התוכנית המקיפה ביותר שהציעה אי פעם להפוך את ההתחממות הגלובלית
נערך על ידי פול הוקן
ספר זה מציג תוכנית מקיפה לטיפול בשינויי האקלים, כולל פתרונות ממגוון מגזרים כמו אנרגיה, חקלאות ותחבורה.
