Satu 'pokok mekanikal' adalah kira-kira 1,000 kali lebih cepat dalam mengeluarkan karbon dioksida dari udara daripada pokok semula jadi. Yang pertama ialah mula beroperasi di Arizona pada 2022. Ilustrasi melalui Arizona State University
Dua abad pembakaran bahan api fosil telah meletakkan lebih banyak karbon dioksida, gas rumah hijau yang kuat, ke dalam atmosfera daripada yang boleh dikeluarkan oleh alam semula jadi. Apabila CO2 itu terkumpul, ia memerangkap haba berlebihan berhampiran permukaan bumi, menyebabkan pemanasan global. Terdapat begitu banyak CO2 dalam atmosfera sekarang yang ditunjukkan oleh kebanyakan senario menamatkan pelepasan sahaja tidak akan mencukupi untuk menstabilkan iklim - manusia juga perlu mengeluarkan CO2 dari udara.
Jabatan Tenaga AS mempunyai yang baru matlamat untuk meningkatkan skala tangkapan udara langsung, teknologi yang menggunakan tindak balas kimia untuk menangkap CO2 dari udara. Walaupun pembiayaan persekutuan untuk penangkapan karbon sering mendapat kritikan kerana sesetengah orang melihatnya sebagai alasan untuk penggunaan bahan api fosil untuk diteruskan, penyingkiran karbon dalam beberapa bentuk mungkin akan masih perlu, laporan IPCC menunjukkan. Teknologi untuk mengeluarkan karbon secara mekanikal sedang dibangunkan dan beroperasi di skala yang sangat kecil, sebahagiannya kerana kaedah semasa sangat mahal dan intensif tenaga. Tetapi teknik baru sedang diuji tahun ini yang boleh membantu mengurangkan permintaan dan kos tenaga.
Kami bertanya kepada Profesor Universiti Negeri Arizona Klaus Lackner, perintis dalam tangkapan udara langsung dan penyimpanan karbon, tentang keadaan teknologi dan ke mana arah tujunya.
Apakah penyingkiran karbon langsung dan mengapa ia dianggap perlu?
Apabila saya berminat dalam pengurusan karbon pada awal 1990-an, apa yang mendorong saya ialah pemerhatian bahawa karbon bertimbun di alam sekitar. Ia memerlukan alam semula jadi beribu-ribu tahun untuk mengeluarkan CO2 itu, dan kami berada di a trajektori ke arah CO2 yang lebih tinggi kepekatan, jauh melebihi apa-apa yang pernah dialami manusia.
Manusia tidak mampu untuk meningkatkan jumlah karbon berlebihan yang terapung di persekitaran, jadi kita perlu mengeluarkannya semula.
Tidak semua pelepasan adalah daripada sumber yang besar, seperti loji janakuasa atau kilang, di mana kita boleh menangkap CO2 semasa ia keluar. Jadi kita perlu menangani separuh lagi pelepasan - dari kereta, kapal terbang, mandi air panas semasa relau gas anda mengeluarkan CO2. Ini bermakna menarik CO2 keluar dari udara.
Memandangkan CO2 bercampur dengan cepat di udara, tidak kira di mana di dunia CO2 dikeluarkan – penyingkiran mempunyai kesan yang sama. Jadi kita boleh meletakkan teknologi tangkapan udara terus di tempat yang kita bercadang untuk menggunakan atau menyimpan CO2.
Kaedah penyimpanan juga penting. Menyimpan CO2 untuk hanya 60 tahun atau 100 tahun adalah tidak cukup baik. Jika 100 tahun dari sekarang semua karbon itu kembali ke alam sekitar, apa yang kita lakukan hanyalah menjaga diri kita sendiri, dan cucu-cucu kita perlu memikirkannya semula. Dalam pada itu, penggunaan tenaga dunia meningkat kira-kira 2% setahun.
Salah satu aduan mengenai tangkapan udara terus, sebagai tambahan kepada kos, ialah ia intensif tenaga. Bolehkah penggunaan tenaga itu dikurangkan?
Dua penggunaan tenaga yang besar dalam tangkapan udara terus ialah kipas yang mengalir untuk menarik udara dan kemudian memanaskan untuk mengekstrak CO2. Terdapat cara untuk mengurangkan permintaan tenaga untuk kedua-duanya.
Sebagai contoh, kita terjumpa bahan yang menarik CO2 apabila ia kering dan melepaskannya apabila basah. Kami menyedari bahawa kami boleh mendedahkan bahan itu kepada angin dan ia akan dimuatkan dengan CO2. Kemudian kita boleh membuatnya basah dan ia akan melepaskan CO2 dengan cara yang memerlukan tenaga yang jauh lebih sedikit daripada sistem lain. Menambah haba yang dihasilkan daripada tenaga boleh diperbaharui meningkatkan tekanan CO2 lebih tinggi lagi, jadi kami mempunyai gas CO2 bercampur dengan wap air yang daripadanya kami boleh mengumpul CO2 tulen.
Kita boleh menjimatkan lebih banyak tenaga jika tangkapan adalah pasif – tidak semestinya peminat meniup udara; udara bergerak sendiri.
Makmal saya sedang mencipta kaedah untuk melakukan ini, dipanggil pokok mekanikal. Ia adalah lajur cakera menegak tinggi yang disalut dengan resin kimia, diameter kira-kira 5 kaki, dengan jarak cakera kira-kira 2 inci, seperti timbunan rekod. Semasa udara bertiup, permukaan cakera menyerap CO2. Selepas 20 minit atau lebih, cakera penuh, dan ia tenggelam ke dalam tong di bawah. Kami menghantar air dan wap untuk membebaskan CO2 ke dalam persekitaran tertutup, dan kini kami mempunyai campuran tekanan rendah wap air dan CO2. Kita boleh memulihkan sebahagian besar haba yang digunakan untuk memanaskan kotak, jadi jumlah tenaga yang diperlukan untuk pemanasan agak kecil.
Dengan menggunakan kelembapan, kita boleh mengelakkan kira-kira separuh daripada penggunaan tenaga dan menggunakan tenaga boleh diperbaharui untuk selebihnya. Ini memang memerlukan air dan udara kering, jadi ia tidak sesuai di mana-mana, tetapi terdapat juga kaedah lain.
Bolehkah CO2 disimpan dengan selamat untuk jangka masa panjang, dan adakah terdapat cukup storan jenis itu?
Saya mula mengusahakan konsep penyerapan mineral pada tahun 1990-an, mengetuai kumpulan di Los Alamos. Dunia sebenarnya boleh menyingkirkan CO2 secara kekal dengan mengambil kesempatan daripada fakta bahawa ia adalah asid dan batuan tertentu adalah bes. Apabila CO2 bertindak balas dengan mineral yang kaya dengan kalsium, ia membentuk karbonat pepejal. Oleh memineralkan CO2 seperti ini, kita boleh menyimpan jumlah karbon yang hampir tidak terhad secara kekal.
Sebagai contoh, terdapat banyak basalt – batu gunung berapi – dalam Iceland yang bertindak balas dengan CO2 dan mengubahnya menjadi karbonat pepejal dalam masa beberapa bulan. Iceland boleh menjual sijil penyerapan karbon ke seluruh dunia kerana ia menghilangkan CO2 untuk seluruh dunia.
Terdapat juga takungan bawah tanah yang besar daripada pengeluaran minyak di Lembangan Permian di Texas. Terdapat akuifer masin yang besar. Di Laut Utara, satu kilometer di bawah dasar lautan, syarikat tenaga Equinor telah menangkap CO2 daripada loji pemprosesan gas dan menyimpan satu juta tan CO2 setahun sejak 1996, mengelakkan Norway cukai ke atas pelepasan CO2. Jumlah simpanan bawah tanah di mana kita boleh melakukan penyerapan mineral adalah jauh lebih besar daripada yang kita perlukan untuk CO2. Persoalannya ialah berapa banyak yang boleh ditukar kepada rizab terbukti
.Kita juga boleh menggunakan tangkapan udara terus untuk menutup gelung karbon – bermakna CO2 digunakan semula, ditangkap dan digunakan semula untuk mengelak daripada menghasilkan lebih banyak. Pada masa ini, orang menggunakan karbon daripada bahan api fosil untuk mengekstrak tenaga. Anda boleh menukar CO2 kepada bahan api sintetik - petrol, diesel atau minyak tanah - yang tidak mempunyai karbon di dalamnya dengan mencampurkan CO2 dengan hidrogen hijau dicipta dengan tenaga boleh diperbaharui. Bahan api itu boleh dihantar dengan mudah melalui saluran paip sedia ada dan disimpan selama bertahun-tahun, jadi anda boleh menghasilkan haba dan elektrik di Boston pada malam musim sejuk menggunakan tenaga yang dikumpulkan sebagai cahaya matahari di Texas Barat musim panas lalu. Setangki "synfuel" tidak memerlukan kos yang tinggi, dan ia lebih menjimatkan kos daripada bateri.
Jabatan Tenaga menetapkan matlamat baharu untuk mengurangkan kos penyingkiran karbon dioksida kepada AS$100 setiap tan dan meningkatkannya dengan cepat dalam tempoh sedekad. Apa yang perlu berlaku untuk menjadikannya realiti?
JAS menakutkan saya kerana mereka membuat bunyi seperti teknologi sudah sedia. Selepas mengabaikan teknologi selama 30 tahun, kita tidak boleh mengatakan ada syarikat yang tahu bagaimana untuk melakukannya dan apa yang perlu kita lakukan ialah meneruskannya. Kita harus menganggap ini adalah teknologi baru.
Climeworks ialah syarikat terbesar yang melakukan tangkapan langsung secara komersial, dan ia menjual CO2 di sekitar $ 500 hingga $ 1,000 per tan. Itu terlalu mahal. Sebaliknya, pada $50 setiap tan, dunia boleh melakukannya. Saya rasa kita boleh sampai ke sana.
AS menggunakan kira-kira 7 juta tan CO2 setahun CO2 peniaga – fikirkan minuman bergas, pemadam api, silo bijirin menggunakannya untuk mengawal serbuk bijirin, yang merupakan bahaya letupan. Harga purata ialah $60-$150. Jadi di bawah $100 anda mempunyai pasaran.
Apa yang anda perlukan sebenarnya ialah rangka kerja kawal selia yang mengatakan kami menuntut CO2 diketepikan, dan kemudian pasaran akan beralih daripada menangkap kiloton CO2 hari ini kepada menangkap gigaton CO2.
Di manakah anda melihat teknologi ini pergi dalam 10 tahun?
Saya melihat dunia yang meninggalkan bahan api fosil, mungkin secara beransur-ansur, tetapi mempunyai mandat untuk menangkap dan menyimpan semua CO2 jangka panjang.
Cadangan kami ialah apabila karbon keluar dari tanah, ia harus dipadankan dengan penyingkiran yang sama. Jika anda menghasilkan 1 tan karbon yang dikaitkan dengan arang batu, minyak atau gas, anda perlu menyimpan 1 tan. Ia tidak semestinya sama tan, tetapi mesti ada sijil penyitaan itu memastikan ia telah disimpan, dan ia perlu bertahan lebih daripada 100 tahun. Jika semua karbon diperakui dari saat ia keluar dari tanah, lebih sukar untuk menipu sistem.
Perkara yang tidak diketahui ialah betapa kerasnya industri dan masyarakat akan berusaha untuk menjadi neutral karbon. Ia menggalakkan untuk melihat syarikat seperti itu microsoft and Kredit karbon membeli jalur dan sijil untuk mengeluarkan CO2 dan sanggup membayar harga yang agak tinggi.
Teknologi baharu boleh mengambil masa satu atau dua dekad untuk menembusi, tetapi jika tarikan ekonomi ada, perkara boleh berjalan pantas. Jet komersial pertama boleh didapati pada tahun 1951. Menjelang tahun 1965 ia berada di mana-mana.
Tentang Pengarang
Klaus Lackner, Profesor Kejuruteraan dan Pengarah Pusat Pelepasan Karbon Negatif, Arizona State University
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Masa Depan yang Kami Pilih: Menghadapi Krisis Iklim
oleh Christiana Figueres dan Tom Rivett-Carnac
Penulis, yang memainkan peranan penting dalam Perjanjian Paris mengenai perubahan iklim, menawarkan pandangan dan strategi untuk menangani krisis iklim, termasuk tindakan individu dan kolektif.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Bumi yang Tidak berpenghuni: Kehidupan Selepas Pemanasan
oleh David Wallace-Wells
Buku ini meneroka kemungkinan akibat perubahan iklim yang tidak terkawal, termasuk kepupusan besar-besaran, kekurangan makanan dan air, serta ketidakstabilan politik.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kementerian untuk Masa Depan: Sebuah Novel
oleh Kim Stanley Robinson
Novel ini membayangkan dunia yang hampir akan datang bergelut dengan kesan perubahan iklim dan menawarkan visi bagaimana masyarakat boleh berubah untuk menangani krisis.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Di Bawah Langit Putih: Sifat Masa Depan
oleh Elizabeth Kolbert
Penulis meneroka kesan manusia terhadap alam semula jadi, termasuk perubahan iklim, dan potensi penyelesaian teknologi untuk menangani cabaran alam sekitar.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global
disunting oleh Paul Hawken
Buku ini membentangkan pelan komprehensif untuk menangani perubahan iklim, termasuk penyelesaian daripada pelbagai sektor seperti tenaga, pertanian dan pengangkutan.
