Šta treba da znamo o hvatanju ugljen-dioksida iz atmosfere

Povezane objave

• Svetu su neophodne bolje i efikasnije baterije, posebno automobilskoj industriji 21/04
• Zemlja je 500 miliona godina stvarala i proždirala kontinente 05/11
• Mutacije DNK se ne odigravaju nasumično 20/01

Klimatskim promenama su svi zaokupirani ove nedelje, dok svetski lideri diskutuju o ovoj temi na Konferenciji Ujedinjenih nacija COP26 2021. u Glazgovu.

U industriji se mnogo govori o tome da li primena tehnologija i tehnika protiv emisije ugljenika, kao što su njegovo skladištenje i hvatanje, konverzija i sekvestracija, može imati značajan uticaj na uklanjanje ugljen-dioksida iz atmosfere, najzastupljenijeg gasa staklene bašte koji se danas emituje.

Evo sažetka o tome šta ovi termini znače, trenutno stanje tehnologije i kako bi to izgledalo u praksi.

Hvatanje ugljenika

Hvatanje ugljenika se najčešće odnosi na proces uklanjanja ugljen-dioksida iz različitih izvora, kao što su dimnjaci elektrana koje rade na fosilna goriva poput uglja, nafte ili gasa, kao i iz proizvodnih industrijskih pogona.

Hvatanje se takođe odnosi na uklanjanje ugljen-dioksida direktno iz atmosfere, nazvano uklanjanje ugljen-dioksida (CDR) ili direktno hvatanje vazduha (DAC).

Međutim, dimni gasovi koji izlaze iz dimnjaka elektrana ili industrijskih objekata nose mnogo veću količinu ugljenika, oko 10 do 15 odsto. U međuvremenu, koncentracija ugljen-dioksida u opštoj atmosferi je oko 400 do 450 ppm (delova na milion), ili oko 0,04 odsto.

„U atmosferi imamo ugljen-dioksid zbog kojeg smo zabrinuti, a koji je značajan sa stanovišta uticaja na radijaciono forsiranje i zagrevanje atmosfere. Međutim, to je veoma razvodnjeno sa stanovišta hvatanja“, kaže Hari Etvoter, profesor primenjene fizike i nauke o materijalima na Kalifornijskom institutu za tehnologiju. „Dakle, ljudi moraju da razviju genijalne metode za hvatanje i zatim koncentrisanje i skladištenje ugljen-dioksida.”

Švajcarska kompanija Climeworks, primera radi, jedna je od vodećih u oblasti hvatanja ugljenika. Širom Evrope poseduje više desetina objekata za direktno hvatanje vazduha, koji koriste mašine poput ventilatora za filtriranje ugljen-dioksida iz vazduha, a zatim zagrevaju uhvaćene molekule da bi ih pumpali pod zemlju.

Druge kompanije, poput Carbon Engineeringa, raspršuju osnovnu hemikaliju kao što je kalijum-hidroksid da bi vezale i izvukle ugljen-dioksid (koji je kiseo) iz vazduha.

„Postoji više tehnologija za direktno hvatanje vazduha kojima se teži. Tu je i hvatanje ugljen-dioksida iz okeana“, kaže Etvoter, poput projekta ARPA-E na kojem radi i koji je dobio sredstva od Ministarstva energetike.

Nekoliko izveštaja Nacionalnih akademija ukazuje da se tehnologije koje aktivno uklanjaju ugljen-dioksid iz atmosfere moraju ozbiljno razmotriti kao jedno od mnogih rešenja za borbu protiv klimatskih promena.

„Bilo je dosta posla na tome kako da se taj ugljen-dioksid odvoji od drugih gasova“, kaže Peter Kelemen, profesor nauka o zemlji i životnoj sredini na Univerzitetu Kolumbija. „Kada ga imate, naravno, morate ga negde odložiti.“

Sekvestracija i skladištenje ugljenika

Iz Kelemenove perspektive, skladištenje i sekvestracija su „u velikoj meri sinonimi“, osim što se sekvestracija koristi kada je skladištenje ugljen-dioksida „u suštini trajno“, putem metoda kao što je geološko skladištenje. Norveški projekat Sleipner u Severnom moru, primera radi, skladišti gusti, tečni ugljen-dioksid pod pritiskom u prostoru pora ispod morskog dna, kaže Kelemen.

Međutim, sekvestracija ugljenika pod zemljom ima jednu veliku manu: glavno tržište za ovu tehnologiju je industrija naprednog vađenja fosilnih goriva, napominje Etvater, gde kompanije nastoje da pumpaju ugljen-dioksid pod pritiskom u postojeće rezervoare nafte i gasa kako bi ih izvukli u što većim količinama.

Primera radi, neko iz oblasti dobijanja nafte iz škriljaca (fracking) može da se zalaže za smanjenje emisije ugljenika, jer tehnički uzimaju ugljen-dioksid iz vazduha i ubrizgavaju ga pod zemlju. „Ali, naravno, ono što rade je i povećanje povrata metana, koji je gas staklene bašte, a zatim i ugljen-dioksida“, kaže on. Dakle, važno pitanje koje treba uvek postaviti je da li je ceo proces koji kompanija koristi neto ugljenično negativan, pozitivan ili neutralan.

Island koristi kombinovanu tehnologiju kompanija Climeworks i CarbFix, ne samo da uhvati ugljen-dioksid i pumpa ga pod zemlju, već ga i trajno skladišti u obliku čvrstih materija. Ovi minerali koji sadrže ugljenik, a koji su uglavnom „karbonati“ poput kalcita i magnezita, mogu da skladište ugljen-dioksid hiljadama godina.

„Ako postoje povoljni slojevi koji omogućavaju pretvaranje izdvojenog ugljen-dioksida u čvrsti oblik, to ga čini mnogo geološki stabilnijim, i možemo reći da je bezbedno izdvojen bez mnogo straha ili brige da će ponovo biti ispušten napolje“, kaže Etvoter. “CarbFix je uspeo da razume reakciju između ubrizganog ugljen-dioksida u mineralne slojeve kako bi stvorio stabilne karbonate.”

Jednostavno stavljanje dodatnog ugljenika pod zemlju ima manje smisla od izdvajanja ugljen-dioksida i njegovo stavljanje u tržišni proizvod koji ima ekonomsku vrednost, kaže Etvater. Srećom, više kompanija i naučnika je odbilo da sledi ovaj put. Mnogi istraživači su razmišljali o ugrađivanju čvrstih oblika ugljenika u građevinske materijale poput čelika i cementa, što je industrija koja već ima veliku emisiju ugljenika, kaže Etvater. „Šta ako bismo mogli da uzmemo ugljen-dioksid koji se emituje kroz svu prošlu sintezu građevinskih materijala, a zatim da ga vratimo u materijale koje bismo mogli da koristimo, kao što su kompoziti od ugljeničnih vlakana i drugi oblici benignije uskladištenog ugljenika“, dodaje on. „To bi bio u vremenskom smislu bezgraničan način skladištenja.“

Za razliku od skladištenja čvrstog ugljenika, postoji još jedan tip oblika skladištenja ugljenika: u vidu goriva.

Fosilna goriva, poput benzina (vrsta tečnog ugljovodonika), kombinuju se s kiseonikom da bi prošli reakciju sagorevanja u našim automobilima i kao krajnji proizvod imali ugljen-dioksid i vodu. Mnogi naučnici isprobavaju načine da se ta reakcija odvija unazad, uzimajući ugljen-dioksid i vodu i pretvarajući ih nazad u gorivo i kiseonik.

Etvater i Caltech su deo “Alijanse tečne sunčeve svetlosti”, sponzorisane od strane Ministarstva energetike, čiji je cilj da otkrije kako da iskoristi solarnu energiju za pokretanje povratne reakcije stvaranja goriva. Veliki bonus ove metode bi bila mogućnost ponovnog korišćenja goriva za one industrije koje je teško dekarbonizovati, kao što su avionski letovi, okeanski transport i proizvodnja čelika.

„To bi moglo biti gorivo za mlazne avione koje biste mogli reciklirati a zatim ponovo koristiti u avionu. To bi podrazumevalo nula ugljenika u smislu da biste uravnotežili pretvaranje ugljen-dioksida u gorivo sa sagorevanjem goriva u ugljen-dioksid“, kaže Etvater. „To bi bio način proizvodnje obnovljivog mlaznog goriva, a to je nešto za šta su zainteresovane mnoge aviokompanije.

Ostvarivanje ove ideje je već uveliko u toku. Kompanija sa sedištem u Bej Eriji pod nazivom Twelve (nazvana po atomskoj masi ugljenika u periodnom sistemu elemenata) radi na pretvaranju ugljen-dioksida nazad u goriva. Nemačka kompanija pod nazivom Atmosfair takođe proizvodi neutralno sintetičko gorivo za mlazne avione, kombinovanujući vodonik koji se dobija iz energije vetroturbina s uhvaćenim ugljen-dioksidom (njegov prvi kupac je Lufthanza).

Cena ugljenika

Tokom narednih nekoliko godina, stručnjaci moraju da izvagaju prednosti i nedostatke nekih opcija koje imamo na raspolaganju u vezi s čišćenjem ugljen-dioksida iz atmosfere.

Čak i tradicionalne metode poput sadnje šuma i stvaranja prirodne biomase za skladištenje ugljenika mogu biti izazovne za implementaciju i održavanje. „Ponovno pošumljavanje u zemljama u razvoju je politički i etički problematično, jer su ljudi koji su posekli drveće to uradili s razlogom i možda poseduju tu zemlju“, kaže Kelemen. „Pošumljavanje i proizvodnja biogoriva su problematični, jer se takmiče s proizvodnjom hrane za obradivo zemljište.“

Takođe, samo nove šume uklanjaju značajne količine ugljenika, dok kod postojećih šuma, ili šuma morskih algi u okeanu, on raste, objašnjava Kelemen. „Kada dođu do ‘stabilnog stanja’ (na primer, zrela šuma), stopa uzimanja ugljen-dioksida usled rasta nije mnogo veća od stope emisije ugljen-dioksida usled disanja živih biljaka i razgradnje ‘mrtve’ biomase .”

Da bi se održao veliki pad nivoa ugljenika zasnovan na šumi, mrtve biljke će morati konstantno da se uklanjaju, kao i da se spreči prirodno raspadanje..

U međuvremenu, veliki problem za tehnologiju hvatanja i sekvestracije ugljenika je cena. „Ako jednostavno želite da sekvestrirate ugljenik, to zahteva od građana i lidera naprednih industrijskih društava da pristanu da se u osnovi oporezuju, kako bi pokrili troškove skladištenja tog ugljenika“, kaže Etvoter. „Trenutno ne postoji usaglašena cena ugljenika po toni u svetu, što je jedan od problema.“

Dok se tržišta karbonskih kredita pojavljuju širom korporativnog sektora, trenutno postoji jaz između potražnje i kapaciteta skladištenja. „Jednostavno nemamo dovoljno tehnologija da zadovoljimo potražnju. Nalazimo se u čudnoj situaciji“, kaže Etvoter. „Postoji bukvalno gigatona potražnje za karbonskim kreditima, a s druge strane imamo samo kilotonu kapaciteta.“

Većina antiugljenčnih tehnologija je u povoju. Takođe ne postoji infrastruktura velikih razmera koja podržava njihov rast i širenje. „Ugljenično negativne tehnologije, osim ako ne želite samo da pumpate taj ugljen-dioksid pod zemlju koji ste uhvatili, moraće da stvore nove proizvode kao što su goriva, specijalne hemikalije i materijali“, kaže Etvater. „Velika tržišta su za stvari poput goriva, cementa i čelika. To su stvari koje pravimo u gigatonskoj skali.”

Ove tehnike su ponekad obavijene kontroverzama, naime zato što mnogi tvrde da hvatanje i skladištenje omogućava naftnim i gasnim kompanijama da se sklone van fokusa zbog svojih ogromnih ugljeničnih otisaka. Atvater kaže „da bismo održavali naše stanje održivog nivoa ugljenika u atmosferi ispod trenutnih vrednosti, odnosno nazad ka predindustrijskom nivou, moraćemo da dekarbonizujemo i elektrifikujemo sve što možemo“. Međutim, za industrije koje je „gotovo nemoguće dekarbonizovati“, skladištenje otvara priliku da se ta emisija dobro iskoristi.