Good Mood

A szén eltávolítása a légkörből megmenthet minket az éghajlati katasztrófától?

Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület (IPCC) azt állítja, hogy a globális felmelegedést 1-re korlátozzák.,Az 5C megakadályozhatja az éghajlatváltozás leginkább katasztrofális hatásait. Legutóbbi jelentésében négy eszközt vázolt fel ennek megvalósítására —ezek mindegyike a szén-dioxid légkörből történő eltávolítására támaszkodik. Ez azért van, mert még ha a szén-dioxid-kibocsátásunk nagy részét nullára is csökkentenénk, a mezőgazdaságból és a légi közlekedésből származó kibocsátásokat nehéz lenne teljesen megszüntetni., Mivel a szén-dioxid, amely már a légkörben van, több száz-ezer évig befolyásolhatja az éghajlatot, az IPCC fenntartja, hogy a szén-dioxid-eltávolítási (CDR) technológiák kritikusak lesznek ahhoz, hogy megszabaduljanak a 100-1000 gigatonnától CO2 ebben a században.

hogyan lehet eltávolítani a szén-dioxidot?

vannak különböző CDR stratégiák, minden különböző fejlődési szakaszban, és változó költség, előnyök és kockázatok., A szén elnyelésére fákat, növényeket és talajt alkalmazó CDR-megközelítéseket évtizedek óta széles körben alkalmazzák; más, a technológiára jobban támaszkodó stratégiák többnyire a bemutató vagy a kísérleti szakaszban vannak. Minden stratégiának vannak előnyei és hátrányai.

erdősítés és újraerdősítés

ahogy a növények és fák nőnek, szén-dioxidot vesznek ki a légkörből, és fotoszintézis útján cukrokká alakítják. Ily módon az amerikai erdők elnyelik a nemzet szén-dioxid-kibocsátásának 13% – át; globálisan az erdők a világ kibocsátásának csaknem egyharmadát tárolják.,

további fák ültetése több szenet távolíthat el a légkörből, hosszú ideig tárolhatja, valamint javíthatja a talaj minőségét viszonylag alacsony költséggel – 0-20 dollár / tonna szén. Az erdőtelepítés magában foglalja a fák ültetését, ahol korábban nem voltak; az újratelepítés azt jelenti, hogy helyreállítják azokat az erdőket, ahol a fák sérültek vagy kimerültek.,

az erdőtelepítés azonban versenyezhet a mezőgazdasághoz használt földterületekért, mivel az élelmiszertermelésnek 2050-re 70% – kal kell növekednie a növekvő világ népességének táplálására. Hatással lehet a biológiai sokféleségre és az ökoszisztéma-szolgáltatásokra is.

és bár az erdők évtizedeken át képesek a szén megkötésére, sok évbe telik a termesztés, és évtizedektől évszázadokig telítetté válhatnak. Gondos gazdálkodást is igényelnek, mivel olyan emberi és természetes hatásoknak vannak kitéve, mint a erdőtüzek, az aszály és a kártevők fertőzése.,

Talajszén-megkötés

a növények által a légkörből a fotoszintézis során elnyelt szén a talaj részévé válik, amikor elpusztulnak és elbomlik. Évezredek óta ott maradhat, vagy gyorsan felszabadulhat az éghajlati viszonyoktól és a talaj kezelésétől függően. A minimális talajművelés, a termények fedése, a vetésforgó és a terménymaradványok a szántóföldön való elhagyása segít a talajoknak több szén tárolásában.

az IPCC, amely úgy véli, hogy a talaj szén-dioxid-megkötése képes a CO2 csökkentésére a legalacsonyabb költséggel—0-100 dollár / tonna-becslések szerint a talaj szén-dioxid-megkötése évente 2-5 gigatonnát távolíthat el 2050-re. Összehasonlításképpen, a világ erőművei 2017-ben 32, 5 gigatonnát bocsátottak ki CO2-ből.

a talaj szén-dioxid-megkötése azonnal bevethető lenne, és javítaná a talaj egészségét és növelné a terméshozamot, ráadásul a föld-és vízkészleteket sem terhelné., De míg a talaj kezdetben nagy mennyiségű szenet tárol, az éghajlattól, a talaj típusától és a kezelés módjától függően 10-100 év után telítetté válhat.

bioenergia szén-dioxid-leválasztással és-tárolással (BECCS)

Ha egy erőműben energiát égetünk, és a keletkező kibocsátásokat rögzítjük és tároljuk, a korábban elnyelt CO2-t eltávolítjuk a légkörből. A CO2-t ezután fel lehet használni az olaj fokozott visszanyerésére, vagy be lehet fecskendezni a földbe, ahol geológiai formációkban elkülönítik.

az IPCC becslése szerint az BECC-K eltávolíthatók 0 között.,2050-re évente 5 és 5 gigatonnás szén lesz. Ahhoz, hogy elegendő szenet vegyen fel a világ megtartásához 2, azonban, az energianövényeket India méretének legfeljebb háromszorosára kell ültetni; egy becslés szerint; és még kisebb mennyiségű Becs versenyezne az élelmiszertermeléshez szükséges földterületekkel. Egy tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a nagyméretű Becs-k a globális erdőtakaró 10% – os csökkenését okozhatják, és kétszer annyi vizet igényelnek, mint a mezőgazdaságban jelenleg., A BECC-k hatással lehetnek a biológiai sokféleségre és az ökoszisztéma-szolgáltatásokra is, és mezőgazdasági és műtrágyahasználat révén üvegházhatásúgáz-kibocsátást generálhatnak.

Ezen a ponton a BECCS drága. Jelenleg csak egy működő BECCS projekt van a világon—egy etanol üzem Decaturban, IL, amely több mint 1, 4 millió tonna CO2-t foglalt el és tárolt. Mivel olyan kevés kutatási projekt van, és a BECC-k nagy léptékben nem teszteltek, még mindig a fejlődés korai szakaszában van., Míg a jelenlegi költségbecslések Becs között mozog $ 30 és $400 tonnánként CO2, tanulmányok projekt, amely költségek eshet $ 100 hogy $200 tonnánként szén 2050. Mindazonáltal a BEC-ket a hosszú távú szén-dioxid-Tárolás biztosításának egyik potenciálisan hatékony szén-dioxid-eltávolítási stratégiájának tekintik.,

A Nemzeti tudományos Akadémiák, a Mérnöki, illetve a Gyógyszert, projektek, hogy mivel mi ma már tudjuk, erdőtelepítés, valamint újraerdősítési, a talaj szén-dioxid megkötését, valamint BECCS, valamint a fenntartható erdőgazdálkodás gyakorlatok (például elvékonyodása az erdők előírt burns) lehet emelni, hogy elfog a boltban 1 gigatonne a szén-évente az USA-ban pedig 10 gigatonnes világszerte. Ehhez azonban óriási változásokra lenne szükség a mezőgazdaságban, az erdő-és biomassza-hulladékkezelésben.,

szén mineralizáció

Ez a stratégia kihasználja a természetes folyamat, ahol a reaktív anyagok, mint a peridotit vagy bazalt láva kémiailag kötés CO2, alkotó szilárd karbonát ásványi anyagok, mint a mészkő, amely képes tárolni CO2 millió évig. A reaktív anyagok szén-dioxid-leválasztó állomásokon CO2-hordozó folyadékkal kombinálhatók, vagy a folyadékot reaktív kőzetképződésekbe lehet pumpálni, ahol természetesen előfordulnak.

a Tudósok a Föld Intézet Lamont-Doherty Earth Observatory óta dolgozik a szén-mineralizáció több éve, de a megállapítás módon felgyorsítja a természetes reakció, hogy növeli a CO2-felvételi, illetve tartósan tárolni. David Goldberg Lamont kutatóprofesszor és kollégái például azt vizsgálják, hogy a Csendes-óceán északnyugati részén található bazalttározókban 50 millió tonna vagy annál több CO2 tárolható-e., Több mint 20 éve, a projekt azt adja be, hogy a CO2 az ipari források, mint például a gyártási, illetve fosszilis erőművek, a bazalt 200 mérföldre a parttól, a keleti szárnyon a Juan de washington államban Gerincen. Ott, 2600 méter víz és további 200 méter üledék alatt a bazalttartály pórustereket tartalmaz, amelyek feltöltődnek, mivel a CO2 karbonát mészkővé mineralizálódik. Ezen a területen a bazalt gyorsan reagál, a mineralizáció csak két évig vagy annál kevesebb ideig tarthat., Goldberg csapata olyan tényezőket elemzett, mint például a CO2 szállításának módja, hogyan reagálna kémiailag, és hogyan lehetne a helyszínt idővel ellenőrizni.

a következő lépés egy kísérleti projekt elindítása 10 000 tonna CO2 tárolására. “Egy kísérleti projekt kritikus fontosságú ahhoz, hogy a labdát előre mozdítsák a bazalt tengeri szén mineralizációja érdekében, mind technikai, mind szabályozási okokból” – mondta Goldberg., Lehetővé tenné a kutatók számára, hogy különböző típusú injekciókkal kísérletezzenek—például folytonosnak vagy szakaszosnak kell lenniük -, és válaszoljanak olyan kérdésekre, mint például: “milyen gyorsan töltődik fel a pórus tér?”amelyet csak a terepen lehet tesztelni. Ezenkívül egy kísérleti projekt kulcsfontosságú a szén-mineralizáció szabályozási következményeinek megértéséhez, mivel jelenleg nincs szabályozás. Kanada és az Egyesült Államok csak akkor kezdené el létrehozni a szabályozási keretet, ha kísérleti projektjük van. Goldberg azt mondja, hogy még mindig keresnek finanszírozást egy kísérleti projekt, de ” van egy csomó érdekes.,”

2012 óta a CarbFix, egy izlandi projekt, amelyen Goldberg is dolgozott, a Reykjavik Energy által üzemeltetett ország legnagyobb geotermikus erőművében gyűjti a szén-és mineralizációt. Míg az üzem geotermikus megújuló energiával működik, még mindig kis mennyiségű CO2-t bocsát ki; a CarbFix évente 12 000 tonna CO2-t injektál a földbe tonnánként 30 dollárért.

mivel a szén-mineralizáció kihasználja a természetes kémiai folyamatokat, képes arra, hogy gazdaságos, nem mérgező és állandó módot biztosítson a hatalmas mennyiségű szén tárolására., Azonban még mindig vannak technikai és környezetvédelmi kérdések, amelyekre választ kell adni—a Nemzeti akadémiák jelentése szerint a szén-mineralizáció esetleg szennyezheti a vízkészleteket vagy földrengéseket okozhat.

Direct air capture

Direct air capture szar szén-dioxid ki a levegőből segítségével ventilátorok mozgatni a levegőt olyan anyagok, amelyek kötődnek kifejezetten a szén-dioxid., (Ez a koncepció Klaus Lackner, az Arizonai Állami Egyetem negatív szén-dioxid-kibocsátási Központjának igazgatója “mesterséges fa” munkáján alapul, aki sok éven át a Föld Intézet Lenfest fenntartható energia központjának igazgatója volt.) A technológia folyékony oldatban vagy bevonatban olyan vegyületeket alkalmaz, amelyek a CO2-t rögzítik, amikor érintkezésbe kerülnek vele; ha később hőnek és kémiai reakcióknak vannak kitéve, felszabadítják a CO2-t, amelyet ezután összenyomhatnak és föld alatt tárolhatnak., A közvetlen légbeömlés előnye, hogy valójában negatív kibocsátású technológia-képes eltávolítani a már a légkörben lévő szenet, szemben az új kibocsátások előállításával—, és a rendszerek szinte bárhol elhelyezhetők.

egy szénüzemnél a kipufogógázban körülbelül minden tizedik molekula CO2, de a légkörben a CO2 kevésbé koncentrált. 2500 molekulából csak egy CO2, tehát a CO2 eltávolításának folyamata drágább, mint a fosszilis tüzelőanyagokból származó szén befogása., A közvetlen levegőfelvétel tonnánként 600 dolláron indult; jelenleg tonnánként 100 dollárba kerül-200 dollárba kerül-még mindig drága, részben azért, mert nincsenek gazdasági ösztönzők (például szénadó) vagy másodlagos környezeti előnyök (például a talajminőség javítása) a CO2 levegőből történő eltávolítására. A technológia fejlesztése annak érdekében, hogy a CO2-t hatékonyabban lehessen elfogni, és/vagy az elfogott CO2 értékesítése csökkentheti az árat. Három vállalat—a Swiss Climeworks, a Canadian Carbon Engineering és az American Global Termosztat-dolgozik ezen.,

a Climeworks első Zürich melletti kereskedelmi üzeme évente 1000 tonna CO2-t vesz fel, amelyet üvegházban használnak a terméshozam 20% – kal történő növelésére. 2017-ben a vállalat a Reykjavik Energy Izlandi üzemében demóként telepített egy közvetlen légbefogó egységet, hogy kis mennyiségű CO2-t elfogjon, amelyet a CarbFix a föld alatt tárol.

a Climeworks jelenleg 14 közvetlen légelszívó létesítménnyel rendelkezik Európában, vagy építés alatt áll; olasz üzeme a rögzített CO2-t használja a teherautók metánüzemanyagának előállításához.

Carbon Engineering, amely büszkélkedhet Bill Gates, mint egy befektető, van egy növény Nyugat-Kanadában, amely elfog egymillió tonna CO2 évente. Azt tervezi, hogy nagy léptékben, akkor távolítsa el a CO2 $100 hogy $ 150 tonnánként. Célja, hogy a CO2-t szén-semleges szintetikus szénhidrogén-üzemanyagok előállítására használja, ami tovább csökkentené költségeit., A vállalat azt állítja, hogy egy olyan létesítmény, amely ezt a “levegőt tüzelőanyagként” használja, egyszer felnagyítva, kevesebb, mint 1 dollár / liter üzemanyagot képes előállítani.

A globális termosztát, amely első üzemét Huntsville-ben, AL-ban építi, arra törekszik, hogy tonnánként 50 dollárra csökkentse az árát azáltal, hogy eladja a rögzített CO2-t egy szóda társaságnak. A cég a szódagyártó létesítményeiben kisebb, helyszíni “befogóüzemeket” építene, ezzel csökkentve az energia-és szállítási költségeket.

egy tanulmány azt vetítette előre, hogy a közvetlen légi felvétel 2050-re évente 0, 5-5 gigatonnát szívhat fel CO2-ből, 2100-ra pedig 40 gigatonnát., A nagy léptékű közvetlen légi befogásnak azonban végül környezeti hatásai lehetnek a szén-dioxid-kibocsátást elfogó ásványok kitermeléséből, finomításából, szállításából és hulladékkezeléséből.

míg a közvetlen levegőfelvétel nagy potenciállal rendelkezik a szén-dioxid eltávolítására, még mindig a fejlődés korai szakaszában van. Szerencsére a jövő évi törvény (a szén-dioxid-leválasztás, a felhasználás, a technológia, a föld alatti tárolás és a csökkent kibocsátásról szóló törvény) formájában némi Kongresszusi támogatást kap., A törvény páros az adójóváírás, amely tartósan tárolja a szén-dioxid geológiai képződmények, majd használja az enhanced oil recovery; a vállalatok, amelyek átalakítják a szén-más termékek, mint a cement, vegyi anyagok, műanyagok, tüzelőanyagok; valamint rendelkezik egy $35 adójóváírás egy tonna CO2 keresztül közvetlen légi elfog.

fokozott időjárás

a sziklák és a talaj a levegőben lévő CO2-vel vagy savas esőben reagálva viharossá válik, ami természetesen akkor fordul elő, amikor a levegőben lévő CO2 feloldódik az esővízben., A sziklák lebomlanak, hidrogén-karbonátot, szén-mosogatót hoznak létre, amelyet végül az óceánba szállítanak, ahol tárolják. A fokozott időjárási viszonyok felgyorsítják ezt a folyamatot porított kőzet, például bazalt vagy olivin, mezőgazdasági földön vagy az óceánon történő terjesztésével. Földeken és strandokon is szét lehet zúzni és elterjedni, sőt út-és játszótereken is használható.

a fokozott időjárási viszonyok javíthatják a talaj minőségét, és mivel a lúgos hidrogén-karbonát az óceánba kerül, segíthet semlegesíteni az óceán savasodását., De potenciálisan megváltoztathatja a talaj pH-ját és kémiai tulajdonságait, és hatással lehet az ökoszisztémákra és a felszín alatti vizekre is. A kőzet bányászata, csiszolása és szállítása költséges lenne, sok energiát igényel, és további szén-dioxid-kibocsátást, valamint légszennyezést eredményez. Mivel a sok változó, valamint az a tény, hogy a legtöbb értékelést a fokozott időjárási még nem tesztelték a területen, költségbecslések eltérőek.,

az óceán alkalinizációja, amelyet a fokozott időjárásnak tekintünk, magában foglalja lúgos ásványi anyagok, például olivin hozzáadását az óceán felszínéhez, hogy növeljék a CO2 felvételét és ellensúlyozzák az óceán savasodását. Az egyik tanulmány becslése szerint ez a stratégia évente 100 metrikus tonna és 10 gigatonnás CO2 között folytatódhat, 14 dollártól tonnánként több mint 500 dollárig terjedő költségek esetén. Ökológiai hatásai azonban ismeretlenek.

Ocean fertilization

Óceán megtermékenyítés hozzátenném, tápanyagok, gyakran vas, hogy az óceán azonnali algák elszaporodása, amely elnyeli több CO2 a fotoszintézis révén. A fitoplankton—az élelmiszerlánc alapja-növekedésének ösztönzésével azonban az óceáni megtermékenyítés befolyásolhatja a helyi és regionális élelmiszertermékenységet. A hatalmas algavirágzás eutrofizációt is okozhat, és oxigénhiányos Holt zónákat eredményezhet. A lehetséges ökoszisztéma-hatások mellett kevesebb potenciállal rendelkezik a szén hosszú távú megkötésére is.,

part menti kékszén

sós mocsarak, mangrovék, tengeri füvek és az árapály-vizes élőhelyek egyéb növényei felelősek az óceán és a part menti ökoszisztémák széntartalmának több mint feléért. Ez a kék szén évezredek óta tárolható a növényekben és üledékekben. A vizes élőhelyeket azonban a lefolyás és a szennyezés, az aszály és a part menti fejlődés pusztítja el-félóránként veszíti el a tengerimalacok nagy kiterjedésű területét. A vizes élőhelyek helyreállítása és létrehozása, valamint azok jobb kezelése potenciálisan megkétszerezheti szén-dioxid-tárolásukat., Az egészséges vizes élőhelyek viharvédelmet is biztosítanak, javítják a vízminőséget és támogatják a tengeri élővilágot.

kevés becslés van a kék szén szén szén szén-dioxid-eltávolítási potenciáljáról,de a költségek alacsonyak lennének nullára. néhány ötlet a jövőben

Y Combinator, egy olyan szervezet, amely alapok ígéretes induló, tűzött ki tartalmaz dolgozik az új típusú szén-dioxid eltávolítása technológiák egyike sem, amelyek még nem tesztelték kívül egy laborban., Pontosabban, négy területen keresnek projekteket:

• a fitoplankton génjeinek módosítása lehetővé tenné számukra a szén szekvenálását a globális óceán olyan területein, ahol nincsenek a fotoszintézishez szükséges tápanyagok.
• az elektro-geo-kémia megújuló forrásokból származó villamos energiát használ fel a sós víz lebontására hidrogén (amely üzemanyaghoz használható) és oxigén előállítására, amely ásványi anyagok jelenlétében rendkívül reaktív oldatot termel. Ez az oldat elnyeli a szén-dioxidot a légkörből, majd hidrogén-karbonáttá alakítja.,
• az enzimrendszerek felgyorsítják a kémiai reakciókat, amelyek megváltoztathatják a szén-dioxidot más hasznos szerves vegyületekké. Y kombinátor olyan enzimrendszereket szeretne létrehozni, amelyek ezt az élő sejteken kívül is megtehetik a szén rögzítésének egyszerűsítése érdekében.
• az utolsó ötlet 4, 5 millió kis oázist hoz létre sivatagokban a fitoplankton befogadására, amely felszívja a CO2-t. Friss vizet is biztosítanának, és olyan növényzetet is támogatnának, amely szénszívást is okozhat.

mire van szükség a szén-dioxid eltávolításának elősegítéséhez?,

minden CDR technológia bizonyos szinten megvalósítható, de bizonytalan a költségekkel, a technológiával, a lehetséges megvalósítás sebességével vagy a környezeti hatásokkal kapcsolatban. Nyilvánvaló, hogy senki sem biztosítja a végső megoldást az éghajlatváltozásra.

“a szén-dioxid eltávolítása önmagában nem képes erre” – mondta Kate Gordon, a Columbia Center on Global Energy Policy munkatársa., “Ha van egy dolog, amit az IPCC jelentése valóban aláhúzza, hogy portfólióra van szükségünk—drasztikusan csökkentenünk kell a kibocsátást, több megújuló energiaforrással kell rendelkeznünk a fosszilis tüzelőanyagok cseréjéhez, sok olyan dolgot kell villamosítanunk, amelyek jelenleg kőolajon futnak, majd hatalmas mennyiségű szén-dioxid-eltávolítást kell végeznünk.”A közeljövőben szeretné látni, hogy a bevált és valós stratégiák, például a fák ültetése és a fenntarthatóbb mezőgazdasági gyakorlatok egyre inkább elterjedtek és elterjedtek lesznek.,

tény, hogy egy új tanulmány megállapította, hogy fákat ültetni, javítása kezelése füves területek, mezőgazdasági területek, vizes élőhelyek is elősegíti 21% – a az USA éves üvegházhatású gáz kibocsátás viszonylag alacsony áron.

a többi szén-dioxid-eltávolítási stratégia további kidolgozása jelentős összegeket fog igénybe venni.,

“az éghajlatbarát közösségnek ezt valójában el kell ismernie az éghajlati megoldás részeként—nagyon fontos, hogy ez a Portfólió részévé váljon” – mondta Gordon. “Szükségünk van egy nagyon jelentős szövetségi r & d költségvetésre is, amely ezekre a stratégiákra vonatkozik, így elkezdhetjük javítani a technológiát, és jobban megérthetjük, hogy mennyibe kerül az egyes dolgok elvégzése, mennyire hatékonyak és mennyire biztonságosak.”

a szén eltávolítására irányuló pénzügyi ösztönzés, például a szénadó vagy a szénkibocsátásra vonatkozó szankciók létrehozása szintén segítene.,

“Ez az energia -, éghajlat-és technológiai párbeszéd következő határa” – mondta Gordon. “Megelőznünk kell ezt a dolgot, ha versenyképesek akarunk maradni—ha továbbra is meg akarjuk szerezni a világ legtöbb tiszta energiáját és fejlett energia szabadalmát…különben valaki mástól vásároljuk meg, mert valaki meg fogja csinálni.”