אם זה היה פשוט כל כך קל. אוליבייה לה מואל / שוטרסטוק
כך על פי האו"ם הגדול האחרון לדווחאם עלינו להגביל את עליית הטמפרטורה ל- 1.5 ° C ולמנוע את ההשפעות הקטסטרופליות ביותר של שינויי אקלים, עלינו להפחית את פליטת CO₂ העולמית לאפס נטו על ידי 2050. המשמעות היא סילוק מהיר של שימוש בדלקים מאובנים - אך כדי לרפד את המעבר ולקזז את האזורים שבהם אין כיום תחליף לדליקים, עלינו להסיר באופן פעיל CO₂ מהאטמוספרה. נטיעת עצים ובנייה מחודשת הם א חלק גדול של פיתרון זה, אך סביר להניח שנצטרך סיוע טכנולוגי נוסף אם אנו נמנעים מהתמוטטות האקלים.
אז כאשר התבררו חדשות אחרונות כי החברה הקנדית Carbon Engineering רתמה כמה כימיה ידועה בכדי לתפוס CO₂ מהאטמוספירה בעלות של פחות מ- 100 $ לטון, גורמים רבים בתקשורת נהגו על ציון הדרך כ כדור קסם. למרבה הצער, התמונה הגדולה אינה כה פשוטה. הפיכת האיזון באמת ממקור פחמן לכיור פחמן היא עסק עדין, וההשקפה שלנו היא שעלויות האנרגיה הכרוכות בשימושים במורד הזרם של CO₂ שנלכדו, פירושו ש"כדור "של הנדסת פחמן הוא דבר מלבד קסם.
בהתחשב בכך ש- CO₂ מהווה רק 0.04% מהמולקולות באוויר שלנו, לכידת זה עשויה להיראות כמו פלא טכנולוגי. אבל כימאים עושים זאת במאזניים קטנים מאז המאה ה- 18th, וניתן אפילו לעשות זאת - גם אם לא יעיל - בעזרת אספקה מחנות החומרה המקומית.
כפי שיודעים תלמידי כימיה בבית הספר העל יסודי, CO₂ מגיב עם מי הגפיים (תמיסת סידן הידרוקסיד) כדי לתת סידן פחמתי לבן-חלבי. הידרוקסידים אחרים לוכדים CO₂ באותה צורה. ליתיום הידרוקסיד היה הבסיס של בולמי CO₂ שהחזיקה את האסטרונאוטים על אפולו 13 בחיים, ואשלגן הידרוקסיד לוכד CO₂ בצורה כה יעילה שניתן להשתמש בו למדידת תכולת הפחמן של חומר בעירה. המנגנון של המאה ה- 19 המשמש בהליך אחרון זה עדיין מופיע בלוגו של החברה הכימית האמריקאית.
למרבה הצער, זו כבר לא בעיה בהיקף קטן - כעת עלינו לתפוס מיליארדי טונות של CO₂, ומהר.
הטכניקה של הנדסת פחמן היא כימיה של הידרוקסיד במיטבה. במפעל הפיילוט שלו בקולומביה הבריטית, אוויר נאסף על ידי מאווררים גדולים ונחשף לאשלגן הידרוקסיד, איתו CO₂ מגיב ליצירת אשלגן פחמתי מסיס. לאחר מכן משולבים פיתרון זה עם סידן הידרוקסיד, מייצר סידן פחמתי מוצק וניתן בקלות להפרדה, יחד עם תמיסת אשלגן הידרוקסיד, הניתנת לשימוש חוזר.
חלק זה של התהליך עולה מעט אנרגיה יחסית ומוצרו הוא אבן גיר בעיקרו - אך יצירת הרים של סידן פחמתי אינה פותרת את הבעיה שלנו. למרות שיש לסידן פחמתי שימושים בחקלאות ובבנייה, תהליך זה יהיה יקר מדי כמקור מסחרי. זה גם לא אפשרות מעשית לאחסון פחמן במימון ממשלתי בגלל הכמויות העצומות של סידן הידרוקסיד שיידרש. בכדי להיות אפשרי, לכידת אוויר ישירה צריכה לייצר CO₂ מרוכז כמוצרו, אשר ניתן לאחסן או להשתמש בו בבטחה.
לפיכך, הסידן הפחמתי המוצק מחומם ל- 900 ° C כדי לשחזר CO₂ טהור. שלב אחרון זה דורש כמות עצומה של אנרגיה. במפעל המונע על ידי גז פחמן הנדסי פחמן, מחזור המחזור כולו מייצר חצי טון של CO₂ לכל טונה שנלכדת מהאוויר. המפעל אכן לוכד את התוספת CO₂ הנוספת הזו, וכמובן יכול להיות מופעל על ידי אנרגיה מתחדשת לאיזון פחמן בריא יותר - אך הבעיה מה לעשות עם כל הגז שנלכד נשאר.
חברת הזנק השוויצרית Climeworks משתמשת ב- CO₂ שנלכד באופן דומה ל פוטוסינתזה של עזרה ולשפר את תשואת היבול בחממות הסמוכות, אך נכון להיום המחיר אינו כמעט תחרותי. ניתן למכור CO₂ במקום אחר עבור עשירית מהשורה התחתונה של 100 הנדסת פחמן. ישנן גם דרכים זולות בהרבה לממשלות לקזז פליטות: הרבה יותר קל לתפוס CO₂ במקור הפליטה, שם הריכוז הוא הרבה יותר גבוה. אז טכנולוגיה זו עשויה לעניין בעיקר תעשיות פולטות גבוהות שעשויות להועיל ל- CO₂ עם תעודות ירוקות.
לדוגמה, אחד המשקיעים העיקריים בטכנולוגיית הלכידה של הנדסת פחמן הוא Occidental Petroleum, משתמש מרכזי בה התאוששות נפט משופרת שיטות. בשיטה אחת כזו מוזרמים CO₂ לבארות נפט כדי להגדיל את כמות הנפט הגולמי שניתן לשחזר, הודות ללחץ הבאר המוגבר ו / או לשיפור מאפייני הזרימה של השמן עצמו. עם זאת, כולל עלות האנרגיה של הובלת זיקוק נוסף של שמן זה, השימוש בטכנולוגיה בדרך זו יגדיל ככל הנראה את פליטת הרשת, ולא תפחית אותם.
מפתח נוסף שדיבר על פעילותה של הנדסת פחמן הוא זה אוויר לדלקים טכנולוגיה, שבה CO₂ מומר לדלק נוזלי דליק, מוכן להישרף שוב. תיאורטית זה מספק מחזור דלק ניטרלי פחמן, בתנאי שכל שלב בתהליך מופעל על ידי אנרגיה מתחדשת. עם זאת, אפילו שימוש זה הוא עדיין רחוק מטכנולוגיית פליטות שליליות.
מסגרות מתכת-אורגניות הינן מוצקים נקבוביים המסוגלים ללכוד CO₂.
ישנן אלטרנטיבות מבטיחות באופק. מסגרות אורגניות ממתכת הן מוצקים דמויי ספוג הסוחטים את שטח השטח ה- CO₂ השווה של מגרש כדורגל אל תוך השטח בגודל של קוביית סוכר. שימוש במשטחים אלה ללכידת CO₂ דורש הרבה פחות אנרגיה - וחברות החלו לחקור את הפוטנציאל המסחרי שלהן. עם זאת, ייצור בקנה מידה גדול לא הושלם, ושאלות לגבי יציבותן לטווח הארוך בפרויקטים של לכידת CO₂ מתמשכות גורמות כי עלותם הגבוהה עדיין אינה זוכה.
עם סיכוי קלוש שטכנולוגיות שעדיין נמצאות במעבדה יהיו מוכנות ללכידה בקנה מידה של גיגה-טון במהלך העשור הבא, השיטות בהן נעשה שימוש על ידי פחמן הנדסה ו- Climeworks הן הטובות ביותר שיש לנו כיום. אבל חשוב לזכור שהם בשום מקום כמעט לא מושלמים. נצטרך לעבור לשיטות יעילות יותר של לכידת CO₂ ברגע שנוכל. כמייסד הנדסת הפחמן דייויד קית 'עצמו מציין, טכנולוגיות להסרת פחמן מועדות יתר על ידי קובעי המדיניות וקיבלו עד כה מימון מחקרי "מעט מאוד יוצא דופן".
באופן כללי יותר, עלינו לעמוד בפיתוי לראות לכידת אוויר ישירה ככדור קסם שחוסך מאיתנו להתמודד עם ההתמכרות לפחמן שלנו. צמצום או נטרול נטל הפחמן במחזור החיים של דלקים פחמימניים עשוי להיות צעד לעבר טכנולוגיות פליטות שליליות. אבל זה בדיוק זה - צעד. אחרי שהיה כל כך הרבה זמן בצד הלא נכון של פחמן הפחמן, הגיע הזמן להסתכל מעבר לסתם שבר.
על המחבר
כריס הוז, מרצה לכימיה אורגנית, אוניברסיטת קיל
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
