Good Mood

Voiko hiilen poistaminen ilmakehästä pelastaa meidät Ilmastokatastrofilta?

hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli (IPCC) vakuuttaa, että ilmaston lämpenemisen rajoittaminen 1: een.,5c voisi välttää ilmastonmuutoksen katastrofaalisimmat vaikutukset. Se esitti tuoreessa raportissaan neljä keinoa tämän saavuttamiseksi —ja ne kaikki ovat riippuvaisia hiilidioksidin poistamisesta ilmakehästä. Tämä johtuu siitä, että vaikka leikkaisimme suurimman osan hiilipäästöistämme nollaan, maatalouden ja lentomatkustamisen päästöjä olisi vaikea poistaa kokonaan., Ja koska hiilidioksidia, joka on jo ilmakehässä voi vaikuttaa ilmapiirin satoja tuhansia vuosia, IPCC toteaa, että hiilidioksidin poisto (CDR) teknologian on kriittinen päästä eroon 100 1000 gigatonnilla CO2 tällä vuosisadalla.

miten hiilidioksidi voidaan poistaa?

On olemassa erilaisia CDR strategioita, kaikki eri kehitysvaiheissa ja vaihtelevia kustannuksia, hyötyjä ja riskejä., CDR-lähestymistapoja, jotka työllistävät puita, kasveja ja maaperää hiilen sitomiseen, on käytetty laajamittaisesti vuosikymmeniä; muut strategiat, jotka perustuvat enemmän teknologiaan, ovat enimmäkseen demonstrointi-tai pilottivaiheessa. Jokaisella strategialla on hyvät ja huonot puolensa.

Metsitystä ja metsien uudelleenistutusta

Kuten kasvit ja puut kasvavat, he ottavat hiilidioksidia ilmakehästä ja käännä se sokereita läpi fotosynteesi. Näin Yhdysvaltain metsät sitovat 13 prosenttia maan hiilipäästöistä; globaalisti metsät varastoivat lähes kolmanneksen maailman päästöistä.,

Istuttaa lisää puita voisi poistaa enemmän hiiltä ilmakehästä ja varastoi sitä kauan, sekä parantaa maaperän laatua suhteellisen alhaiset kustannukset—0 dollaria 20 dollaria per tonni hiiltä. Metsitykseen kuuluu puiden istuttaminen sinne, missä niitä ei aiemmin ollut; uudelleenmetsittäminen tarkoittaa sellaisten metsien kunnostamista, joissa puut ovat vahingoittuneet tai ehtyneet.,

Metsitys, kuitenkin, voisi kilpailla maatalouskäytössä aivan kuten elintarviketuotannon pitää kasvaa 70 prosenttia vuoteen 2050 mennessä ruokkia maailman kasvava väestö. Se voisi vaikuttaa myös luonnon monimuotoisuuteen ja ekosysteemipalveluihin.

– Ja vaikka metsät voivat sitomaan hiiltä vuosikymmeniä, ne kestää monta vuotta kasvaa ja voi tulla tyydyttyneitä vuosikymmeniä, vuosisatoja. Ne vaativat myös huolellista hoitoa, koska niihin kohdistuu ihmisen ja luonnon aiheuttamia vaikutuksia, kuten maastopaloja, kuivuutta ja tuholaistartuntoja.,

Maaperän hiilen sitomisen

hiilen, että kasvit imevät ilmakehästä fotosynteesi tulee osa maaperän, kun he kuolevat ja hajoavat. Se voi olla siellä vuosituhansia tai se voidaan vapauttaa nopeasti riippuen ilmasto-olosuhteista ja siitä, miten maaperä hoidetaan. Minimaalinen Maanmuokkaus, kattaa viljelykasvit, viljelykierto ja jättää viljelykasvien jäämiä pellolle auttavat maaperää varastoimaan enemmän hiiltä.

IPCC: N, joka katsoo, että maaperän hiilen sitomiseen on kyky vähentää CO2 alhaisimmat kustannukset—0 dollaria 100 dollaria per tonni—arvioi, että maaperän hiilen sitomisen voisi poistaa välillä 2 ja 5 gigatonnilla hiilidioksidia vuoteen 2050 mennessä. Vertailun vuoksi maailman voimalaitokset julkaisivat vuonna 2017 CO2: sta 32,5 gigatonnia.

Maaperän hiilidioksidin talteenottoa voitaisiin käyttää välittömästi, ja parantaa maaperän terveyttä ja lisätä satoa, ja lisäksi se ei olisi stressiä maa-ja vesivaroista., Mutta vaikka maaperä varastoi alussa suuria määriä hiiltä, se voi kyllästyä 10-100 vuoden kuluttua ilmastosta, maaperätyypistä ja siitä, miten sitä hoidetaan.

Bioenergia, hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (BECCS)

Jos me polttaa kasveja energian voimalaitoksella ja kaapata ja tallentaa tuloksena päästöt, CO2-kasvit aiemmin imeytyy poistetaan ilmakehään. CO2 voidaan sitten käyttää enhanced oil recovery tai ruiskutetaan maahan, jossa se on eristäytynyt geologiset muodostumat.

IPCC arvioi, että BECCS voisi poistaa välillä 0.,5 ja 5 gigatonnia hiiltä vuodessa vuoteen 2050 mennessä. Imeä tarpeeksi hiiltä pitää maailman 2, kuitenkin -, energia-sato on istutettu yli maa-aluetta, jopa kolme kertaa koko Intia, erään arvion mukaan, ja jopa pienempiä määriä BECCS olisi kilpailla maata tarvitaan ruuan tuotantoon. Yksi tutkimus totesi, että laajamittainen BECCS voi aiheuttaa global forest cover laskevan 10 prosenttia ja vaatii kaksi kertaa niin paljon vettä kuin on tällä hetkellä käytössä maailmanlaajuisesti maataloudessa., BECCS voisi myös vaikuttaa luonnon monimuotoisuuteen ja ekosysteemipalveluihin ja tuottaa kasvihuonekaasupäästöjä maanviljelyn ja lannoitteiden käytön kautta.

tässä vaiheessa BECCS on kallis. Juuri nyt, on vain yksi toimiva BECCS-projektin maailmassa—etanoli kasvi Decatur, IL, joka on kaapattu ja tallennettu yli 1,4 miljoonaa tonnia CO2. Koska siellä on niin vähän tutkimusta, hankkeita ja BECCS on testattu laajamittaisesti, se on vielä varhaisessa kehitysvaiheessa., Vaikka nykyisten kustannusarvioiden beccs vaihtelevat $30 ja $400 per tonni CO2, tutkimukset projekti, että kustannukset voivat pudota $100-200 per tonni hiiltä vuoteen 2050 mennessä. Kuitenkin, BECCS pidetään yhtenä kaikkein potentiaalisesti tehokas hiilidioksidin poisto strategioita tarjoamalla pitkän aikavälin hiilen varastointi.,

National Academy of Sciences, Tekniikan ja Lääketieteen hankkeita, että ottaen huomioon, mitä tiedämme tänään, metsittäminen ja uudelleenmetsittäminen, maaperän, hiilen sitomisen, ja BECCS, yhdessä kestävän metsänhoidon käytäntöjä (kuten harvennus metsiä ja määrätty palovammoja) voidaan skaalata jopa kaapata ja tallentaa 1 gigatonne hiiltä vuodessa YHDYSVALLOISSA ja 10 gigatonnilla maailmanlaajuisesti. Tämä vaatisi kuitenkin valtavia muutoksia maatalouden, metsien ja biomassan jätehuoltoon.,

Hiilen mineralisaatio

Tämä strategia hyödyntää luonnollinen prosessi, jossa reaktiivisten materiaalien, kuten peridotiitti-tai basaltic laava kemiallisesti side CO2, muodostaa kiinteän karbonaattimineraalit, kuten kalkkikivi, joka voi tallentaa CO2 miljoonia vuosia. Reaktiiviset materiaalit voidaan yhdistää CO2-laakeri nestettä hiilidioksidin talteenotto-asemat, tai neste voidaan pumpata reaktiivinen kallioperään, jossa ne luonnollisesti tapahtuvat.

Tutkijat Maan Instituutin Lamont-Doherty Maan Observatory on työskennellyt hiilen mineralisaatio useita vuosia, ja on löytää keinoja nopeuttaa luonnollinen reaktio on lisätä CO2-kertymä ja pysyvästi tallentaa sen. Lamont tutkimuksen professori David Goldberg ja hänen kollegansa, esimerkiksi, ovat toteutettavuutta tallentaa 50 miljoonaa tonnia tai enemmän CO2-basaltti-altaiden Pacific Northwest., Yli 20 vuotta, hanke olisi pistää CO2 teollisuuden lähteistä, kuten valmistus-ja fossiilisten polttoaineiden voimalaitokset, osaksi basaltti 200 km offshore, itäisellä sivustalla Juan de Fuca Ridge. Siellä, alle 2600 metriä vettä ja toinen 200 metriä sedimenttiä, basaltti säiliö sisältää huokosten tilat, jotka olisi tankata kuin CO2 mineralizes osaksi karbonaatti kalkkikiveä. Tällä alueella, basaltti reagoi nopeasti ja mineralisaatio voisi mahdollisesti kestää vain kaksi vuotta tai vähemmän., Goldbergin tiimi on analysoinut muun muassa sitä, miten CO2 kuljetetaan, miten se reagoisi kemiallisesti ja miten kohdetta voitaisiin ajan mittaan seurata.

seuraava askel on käynnistää siellä pilottihanke 10 000 tonnin CO2: n varastoimiseksi. ”Pilottihanke on kriittinen siirtää pallo eteenpäin basaltti offshore hiilen mineralisaatio, sekä tekniset ja sääntelyyn liittyvistä syistä,” totesi Goldberg., Se mahdollistaisi sen, että tutkijat voivat kokeilla erilaisia injektioita—esimerkiksi, onko ne pitäisi olla jatkuva tai ajoittainen ja vastata kysymyksiin kuten ’kuinka nopeasti tekee huokosten tilaa täyttää?”joka voidaan testata vain kentällä. Lisäksi pilottihanke on avainasemassa hiilimineralisoinnin sääntelyvaikutusten ymmärtämisessä, koska tällä hetkellä ei ole olemassa säännöksiä. Kanada ja Yhdysvallat aloittaisivat sääntelykehyksen luomisen vasta, kun niillä on pilottihanke. Goldberg kertoo hakevansa vielä rahoitusta pilottihankkeelle, mutta ” kiinnostusta on paljon.,”

Vuodesta 2012, CarbFix, Islannin projekti, joka Goldberg myös työskennellyt, on ollut syömällä hiiltä ja mineralizing se on maan suurin geoterminen voimalaitos ajaa Reykjavikin Energiaa. Kun kasvi toimii maalämpö-uusiutuvaa energiaa, se lähettää pienen määrän CO2; CarbFix ruiskuttaa 12000 tonnia CO2 vuosittain maahan 30 dollaria per tonni.

Koska hiilen mineralisaatio hyödyntää luonnon kemiallisia prosesseja, se on mahdollisuus tarjota edullinen, myrkytön ja pysyvä tapa tallentaa suuria määriä hiiltä., Kuitenkin, on vielä teknisiä ja ympäristöön liittyviä kysymyksiä, joihin on vastattava, mukaan National Akatemioiden, raportti, hiilen mineralisaatio voisi saastuttaa vesivaroja tai laukaista maanjäristyksiä.

Direct air capture

Direct air capture imee hiilidioksidia ilmasta käyttämällä fanit liikkua ilman yli-aineita, jotka sitoutuvat spesifisesti hiilidioksidia., (Tämä konsepti perustuu ”keinotekoinen puu” työtä Klaus Lackner, johtaja Center for Negatiivinen Hiilidioksidipäästöjä at Arizona State University, joka oli monta vuotta johtaja Maa-Instituutin Lenfest Keskus Kestävän Energian.) Teknologia työllistää yhdisteiden nestemäinen liuos tai pinnoite kiinteä, että talteenotto-CO2, kun ne joutuvat kosketuksiin sen kanssa, kun myöhemmin alttiina lämpöä ja kemiallisia reaktioita, ne vapauttavat CO2, joka voidaan pakata ja varastoida maan alle., Edut suora ilman talteenotto ovat, että se on itse asiassa negatiivinen päästöjä tekniikka—se voi poistaa hiiltä, joka on jo ilmakehässä, toisin kuin syömällä uusia päästöjä syntyy—ja järjestelmät voivat sijaita lähes missä tahansa.

hiililaitoksessa noin joka kymmenes molekyylin pakokaasu on CO2, mutta ilmakehän CO2 on vähemmän keskittynyt. Vain yksi 2500 molekyylejä on CO2, joten prosessi poistaa CO2 on kalliimpaa verrattuna syömällä hiiltä fossiilisten polttoaineiden kasveja., Direct air capture alkoi klo $600 per tonni hiiltä; tällä hetkellä se maksaa $100-$200 tonnin—vielä kalliita, osittain siksi, että ei ole olemassa taloudellisia kannustimia (kuten hiilivero) tai toissijainen ympäristöhyötyjä (kuten parantaa maaperän laatua) poistaa CO2: n ilmasta. Teknologian parantaminen niin, että CO2 voidaan kaapata tehokkaammin ja / tai myymällä talteen CO2 voi alentaa hintaa. Kolme yritystä—Swiss Climeworks, Canadian Carbon Engineering ja American Global Termostate—työstävät tätä.,

Climeworksin ensimmäinen kaupallinen tehdas lähellä Zürichiä kaappaa vuodessa 1 000 tonnia CO2: ta, jota käytetään kasvihuoneessa lisäämään satoa 20 prosenttia. Vuonna 2017, yhtiö asentaa suoraan ilman capture yksikkö, kuten demo Reykjavikissa Energia on Islannin kasvi kaapata pieni määrä CO2: ta, joka sitten saa varastoida maan alle CarbFix.

Climeworks on nyt 14 direct air capture tilat on rakennettu tai rakenteilla Euroopassa; sen Italian kasvi käyttää talteenotettua CO2: ta, jotta metaanin polttoaineen kuorma.

Bill Gatesia sijoittajana kehuskelevalla Carbon Engineeringillä on Länsi-Kanadassa tehdas, joka voi kaapata miljoona tonnia hiilidioksidia vuodessa. Se projects että suuressa mittakaavassa, se voisi poistaa CO2 $100 jotta $150 per tonni. Sen tavoitteena on hiilidioksidilla tehdä hiilineutraaleja synteettisiä hiilivetypolttoaineita, mikä laskisi sen kustannuksia entisestään., Yhtiö väittää, että laitos, joka käyttää tätä” ilma polttoaineisiin ” – prosessia, joka on kerran skaalattu, voisi tuottaa polttoainetta alle 1 dollarin litralta.

Global Termostaatti, joka rakentaa sen ensimmäinen tehdas vuonna Huntsville, AL, on tavoitteena saada sen hinta alas $50 tonnin myymällä kiinni CO2 sooda yritys. Yhtiö rakentaisi soodakattilan tiloihin pieniä ”kiinniottolaitoksia”, mikä vähentäisi Energia-ja kuljetuskustannuksia.

yhdessä tutkimuksessa ennustetaan, että suora ilman capture voi imeä jopa 0,5 5 gigatonnilla CO2 vuodessa vuoteen 2050 mennessä, mahdollisesti 40 gigatonnilla vuoteen 2100 mennessä., Kuitenkin suuressa mittakaavassa suoraan ilman talteenotto voisi lopulta ympäristövaikutusten louhinta, jalostus -, kuljetus-ja jätehuolto ja kivennäisaineita, jotka kaapata hiilidioksidipäästöjä.

suoralla ilmankaappauksella on suuri potentiaali hiilidioksidin poistoon, mutta kehitys on vielä alkuvaiheessa. Onneksi se on saada joitakin Kongressin tukea muodossa TULEVAISUUDESSA Toimia (Edistämiselle hiilidioksidin talteenotto, Käyttö, Tekniikka, varastointi, Maanalainen, ja Vähentää Päästöjä Act)., Lain tuplaa verohelpotukset syömällä pysyvästi ja varastointi hiilidioksidin geologiset muodostumat ja käyttää sitä enhanced oil recovery, sillä yritykset, jotka muuntavat hiilidioksidin muut tuotteet, kuten sementti, kemikaalit, muovit ja polttoaineet; ja tarjoaa 35 dollaria verohyvitys per CO2-tonni kautta suoraan ilman talteenotto.

Parannettu säänkestävyys

Kiviä ja maaperän tulla haalistua reagoimalla CO2 ilmassa tai happosateet, joka luonnollisesti tapahtuu, kun CO2 ilma liukenee sadeveden., Kivet hajoavat, jolloin syntyy bikarbonaatti eli hiilinielu, joka kulkeutuu lopulta mereen, jossa sitä varastoidaan. Parannettu sään nopeuttaa tätä prosessia levittämällä jauhettu rock, kuten basaltti tai oliviini, maatalousmaata tai merelle. Se voitaisiin murskata ja levittää pelloille ja rannoille, ja sitä voitaisiin käyttää jopa polkuihin ja leikkipaikkoihin.

Parannettu sään voi parantaa maaperän laatua, ja emäksinen bikarbonaatti pesee mereen, se voisi auttaa neutraloida valtamerten happamoitumista., Se voi kuitenkin myös mahdollisesti muuttaa maaperän pH: ta ja kemiallisia ominaisuuksia sekä vaikuttaa ekosysteemeihin ja pohjaveteen. Kallion louhiminen, jauhaminen ja kuljettaminen olisi kallista, vaatisi paljon energiaa ja tuottaisi lisää hiilipäästöjä sekä ilmansaasteita. Koska monia muuttujia ja sitä, että useimpia tehostetun sään arviointeja ei ole testattu alalla, kustannusarviot vaihtelevat suuresti.,

Ocean emäksiseksi, pidetään eräänlainen parannettu sään, liittyy lisäämällä emäksisiä mineraaleja, kuten oliviini, valtameren pinnan nousu CO2-kertymä ja ehkäistä merien happamoituminen. Yhdessä tutkimuksessa arvioitiin, että tämä strategia voi sitomaan välillä 100 tonnia 10 gigatonnilla CO2 vuodessa, kustannukset vaihtelevat $14 yli 500 dollaria tonnilta. Sen ekologisia vaikutuksia ei kuitenkaan tunneta.

Ocean lannoitus

Ocean lannoitus lisää ravinteiden, usein rautaa, ocean nopea leväkukintoja, joka imee enemmän CO2 läpi fotosynteesi. Edistämällä kasviplanktonin kasvua—ravintoketjun perusta—valtamerilannoitus voi kuitenkin vaikuttaa paikalliseen ja alueelliseen elintarvikkeiden tuottavuuteen. Laajat leväkukinnot voivat myös aiheuttaa rehevöitymistä ja johtaa siihen, että kuolleet vyöhykkeet hupenevat hapesta. Mahdollisten ekosysteemivaikutusten lisäksi sillä on myös vähemmän mahdollisuuksia sitoa hiiltä pitkällä aikavälillä.,

Coastal blue carbon

Suolaa suot, mangrove, meri ruoho ja muut kasvit vuorovesi kosteikot ovat vastuussa yli puolet hiilen eristäytynyt meri-ja rannikkoalueiden ekosysteemien. Tämä sininen hiili voidaan varastoida vuosituhansia kasveja ja sedimenttejä. Kuitenkin, kosteikot ovat tuhotaan valumia ja saastuminen, kuivuus ja rannikkoalueiden kehittäminen—jalkapallokenttä-kokoinen alue seagrass on menettänyt puolen tunnin välein. Kosteikkojen ennallistaminen ja luominen ja niiden parempi hoito voisivat mahdollisesti kaksinkertaistaa niiden hiilivaraston., Terveet kosteikot tarjoavat myös myrskysuojelua, parantavat veden laatua ja tukevat merien elämää.

sinihiilen hiilenpoistopotentiaalista on vain vähän arvioita, mutta kustannukset jäisivät nollaan.

Ja ideoita tulevaisuutta

Y Combinator, organisaatio, että varat lupaava startup, on laittaa ulos puhelun tahansa työstää uusia tyyppejä hiilidioksidin poisto tekniikoita, joita ei ole vielä testattu ulkopuolella lab., Erityisesti he etsivät hankkeita neljällä alueella:

• Muuttaa geenien kasviplanktonin avulla ne sitomaan hiiltä alueilla global ocean, että puute ravinteita tarvitaan yhteyttämiseen.
• Electro-geo-kemian käyttää uusiutuvista energialähteistä tuotetun sähkön rikkoa suolaliuosta vettä tuottaa vetyä (joka voi olla käytetty polttoaine) ja happea, jotka läsnäolo mineraaleja, tuottaa erittäin reaktiivinen ratkaisu. Tämä liuos imee hiilidioksidia ilmakehästä ja muuttaa sen bikarbonaatiksi.,
• entsyymijärjestelmät nopeuttavat kemiallisia reaktioita, jotka voivat muuttaa hiilidioksidia muiksi hyödyllisiksi orgaanisiksi yhdisteiksi. Y Combinator haluaisi luoda entsyymijärjestelmiä, jotka voivat tehdä tämän elävien solujen ulkopuolella yksinkertaistaakseen hiilen sidontaa.
• viimeinen ajatus liittyy luoda 4,5 miljoonaa pieniä keitaita aavikot isäntä kasviplanktonin, jotka imevät CO2. Ne tarjoaisivat myös makeaa vettä ja tukisivat kasvillisuutta, joka voisi myös imeä hiiltä.

mitä tarvitaan hiilidioksidin poiston edistämiseksi?,

jokainen CDR-teknologia on jollain tasolla toteutettavissa, mutta sillä on epävarmuutta kustannuksista, teknologiasta, mahdollisen toteutuksen nopeudesta tai ympäristövaikutuksista. On selvää, että kukaan ei tarjoa lopullista ratkaisua ilmastonmuutokseen.

”Hiilidioksidin poisto ei voi yksin tehdä sitä”, sanoi Kate Gordon, mies Columbia Center Globaali energiapolitiikka., ”Jos on olemassa yksi asia, että IPCC: n raportti todella korostaa, että tarvitsemme portfolio—meidän täytyy vähentää päästöjä dramaattisesti, meidän täytyy keksiä lisää uusiutuvan energian vaihtoehtoja korvata fossiilisia polttoaineita, meidän täytyy sähköistää paljon asioita, jotka ovat tällä hetkellä ajaa öljy-ja sitten meidän täytyy tehdä valtava määrä hiiltä poisto.”Lähitulevaisuudessa hän haluaisi nähdä enemmän käyttöönotto-ja ylösajon kokeiltuja ja totta strategioita, kuten puiden istutus puut ja kestävämpiä maatalouskäytäntöjä.,

Itse asiassa, uusi tutkimus vain todennut, että istuttamalla puita ja parantaa hallintaa niityt, maatalousmaata ja kosteikkojen voisi sitomaan 21 prosenttia YHDYSVALTAIN vuotuinen kasvihuonekaasupäästöjen suhteellisen alhaiset kustannukset.

muiden hiilidioksidin poistamisstrategioiden kehittäminen edelleen vie huomattavia summia rahaa.,

”ilmasto hyväntekeväisyyden yhteisön itse asiassa on tunnustettava, että tämä osa ilmasto-ratkaisu—se on todella tärkeää, että tulee osa sellaista salkkua,” sanoi Gordon. ”Meidän on myös melko merkittävä liittovaltion R&K-budjetti omistettu näitä strategioita, jotta voimme alkaa parantaa teknologian ja saada parempi käsitys siitä, kuinka paljon se maksaa tehdä kaikki nämä asiat, miten tehokkaita ne ovat ja miten turvallisia ne ovat.”

Luoda taloudellinen kannustin poistaa hiiltä, kuten hiilivero tai rangaistuksia säteilevät carbon auttaisi myös.,

”Tämä on energia -, ilmasto-ja teknologiakeskustelun seuraava raja”, Gordon sanoi. ”Meidän täytyy olla ennen tämä asia, jos haluamme pysyä kilpailukykyisenä—jos haluamme edelleen suurin osa maailman puhtaan energian ja advanced energy patentteja…Muuten me voidaan ostaa se joku muu, koska joku aikoo tehdä sen.”