Good Mood

O randare de Carbon Inginerie scară largă îndepărtarea dioxidului de carbon de plante, care va folosi aer direct de captare. Foto: Carbon Engineering Ltd.Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC) afirmă că limitarea încălzirii globale la 1.,5c ar putea evita efectele cele mai catastrofale ale schimbărilor climatice. În raportul său recent, acesta a stabilit patru mijloace de realizare a acestui lucru —și toate se bazează pe eliminarea dioxidului de carbon din atmosferă. Acest lucru se datorează faptului că, chiar dacă am reduce cea mai mare parte a emisiilor noastre de carbon la zero, emisiile provenite din agricultură și călătoriile aeriene ar fi dificil de eliminat cu totul., Și din moment ce dioxidul de carbon care se află deja în atmosferă poate afecta clima de sute până la mii de ani, IPCC susține că tehnologiile de eliminare a dioxidului de carbon (CDR) vor fi esențiale pentru a scăpa de 100 până la 1000 de gigatone de CO2 în acest secol.

cum poate fi eliminat dioxidul de carbon?există o varietate de strategii CDR, toate în diferite stadii de dezvoltare, și variind în costuri, beneficii și riscuri., Abordările CDR care folosesc copaci, plante și sol pentru a absorbi carbonul au fost utilizate la scară largă de zeci de ani; alte strategii care se bazează mai mult pe tehnologie sunt în mare parte în etapele demonstrative sau pilot. Fiecare strategie are argumente pro și contra.pe măsură ce plantele și copacii cresc, iau dioxidul de carbon din atmosferă și îl transformă în zaharuri prin fotosinteză. În acest fel, pădurile americane absorb 13% din emisiile de carbon ale națiunii; la nivel global, pădurile stochează aproape o treime din emisiile lumii.,

Reîmpădurire în Sudul Oregon. Foto: Downtowngal

plantarea copacilor suplimentari ar putea elimina mai mult carbon din atmosferă și să—l păstreze mult timp, precum și să îmbunătățească calitatea solului la un cost relativ scăzut-între 0 și 20 USD pe tonă de carbon. Împădurirea implică plantarea copacilor acolo unde nu au existat anterior; reîmpădurirea înseamnă restaurarea pădurilor în care copacii au fost deteriorați sau epuizați.,cu toate acestea, împădurirea ar putea concura pentru terenurile utilizate pentru agricultură, la fel cum producția de alimente trebuie să crească cu 70% până în 2050 pentru a alimenta populația mondială în creștere. De asemenea, ar putea afecta biodiversitatea și serviciile ecosistemice.și, deși pădurile pot sechestra carbonul de zeci de ani, durează mulți ani să crească și pot deveni saturate în decenii până la secole. Acestea necesită, de asemenea, o gestionare atentă, deoarece sunt supuse impacturilor umane și naturale, cum ar fi incendiile de pădure, seceta și infestările cu dăunători.,

sechestrarea carbonului din sol

carbonul pe care plantele îl absorb din atmosferă în fotosinteză devine parte a solului atunci când mor și se descompun. Poate rămâne acolo timp de milenii sau poate fi eliberat rapid în funcție de condițiile climatice și de modul în care este gestionat solul. Lucrările minime, acoperirea culturilor, rotația culturilor și lăsarea reziduurilor de cultură pe teren ajută solurile să stocheze mai mult carbon.

raigrasul Italian ca o cultură de acoperire după porumb recolta în Africa de sud., Foto: Alan Manson

IPCC, care consideră că sechestrarea carbonului din sol are capacitatea de a reduce CO2 la cel mai mic cost—între 0 și 100 USD pe tonă—estimează că sechestrarea carbonului din sol ar putea elimina între 2 și 5 gigatone de dioxid de carbon pe an până în 2050. Prin comparație, centralele electrice din lume au lansat 32, 5 gigatone de CO2 în 2017.sechestrarea carbonului din sol ar putea fi implementată imediat și ar îmbunătăți sănătatea solului și ar crește randamentul culturilor; în plus, nu ar pune accentul pe resursele de pământ și apă., Dar, în timp ce solul stochează cantități mari de carbon la început, acesta poate deveni saturat după 10 până la 100 de ani, în funcție de climă, tipul de sol și modul în care este gestionat.bioenergia cu captarea și stocarea carbonului (BECCS) dacă ardem plante pentru energie la o centrală electrică și captăm și stocăm emisiile rezultate, CO2 plantele absorbite anterior sunt eliminate din atmosferă. CO2 poate fi apoi utilizat pentru recuperarea îmbunătățită a uleiului sau injectat în pământ unde este sechestrat în formațiuni geologice.IPCC estimează că BECCS ar putea elimina între 0.,5 și 5 gigatone de carbon pe an până în 2050. Cu toate acestea, pentru a absorbi suficient carbon pentru a menține lumea la 2, culturile energetice ar trebui să fie plantate pe o suprafață de teren de până la trei ori mai mare decât India, potrivit unei estimări; și chiar și cantități mai mici de BECC ar concura cu terenurile necesare producției alimentare. Un studiu a concluzionat că la scară largă BECCS ar putea provoca global forest capac să scadă cu 10 la sută și necesită de două ori mai multă apă, cât este în prezent folosit la nivel global pentru agricultură., BECCS ar putea, de asemenea, să aibă un impact asupra biodiversității și a serviciilor ecosistemice și să genereze emisii de gaze cu efect de seră prin utilizarea Agriculturii și a îngrășămintelor.în acest moment, BECCS este scump. În acest moment, există un singur proiect BECCS de lucru în lume—o fabrică de etanol din Decatur, IL care a capturat și depozitat peste 1, 4 milioane de tone de CO2. Deoarece există atât de puține proiecte de cercetare și BECCS este netestat pe scară largă, este încă într-un stadiu incipient de dezvoltare., În timp ce estimările actuale ale costurilor pentru BECCS variază între 30 și 400 USD pe tonă de CO2, studiile proiect care costurile ar putea scădea la 100 până la 200 USD pe tonă de carbon până în 2050. Cu toate acestea, BECCS este considerată una dintre cele mai eficiente strategii de eliminare a dioxidului de carbon pentru asigurarea stocării carbonului pe termen lung.,

academia Națională de Științe, Inginerie și Medicină proiecte că, având în vedere ceea ce știm astăzi, împădurire și reîmpădurire, sechestrarea carbonului în sol și BECCS, împreună cu gestionarea durabilă a pădurilor practici (cum ar fi subțierea păduri și prescris arsuri) ar putea fi extinsa pentru a capta și stoca 1 gigatonne de carbon pe an în SUA și 10 gigatone la nivel global. Cu toate acestea, acest lucru ar necesita schimbări uriașe în agricultură, gestionarea deșeurilor forestiere și a biomasei.,această strategie exploatează un proces natural în care materialele reactive, cum ar fi peridotita sau lava bazaltică, se leagă chimic cu CO2, formând minerale carbonate solide, cum ar fi calcarul, care pot stoca CO2 de milioane de ani. Materialele reactive pot fi combinate cu fluidul purtător de CO2 la stațiile de captare a carbonului sau fluidul poate fi pompat în formațiuni de rocă reactivă unde apar în mod natural.

calcit, un mineral carbonat, care se formează în bazalt., Foto: Sigrg

oamenii de știință de la Observatorul Pământului Lamont-Doherty al Institutului Pământului lucrează la mineralizarea carbonului de câțiva ani și găsesc modalități de a accelera reacția naturală pentru a crește absorbția CO2 și a o stoca permanent. Profesorul de cercetare Lamont, David Goldberg, și colegii săi, de exemplu, studiază fezabilitatea stocării A 50 de milioane de tone sau mai mult de CO2 în rezervoarele de bazalt din Pacificul de Nord-Vest., Peste 20 de ani, proiectul ar injecta CO2 din surse industriale, cum ar fi centralele de producție și combustibili fosili, în bazalt 200 mile în larg, pe flancul estic al crestei Juan de Fuca. Acolo, sub 2600 de metri de apă și alți 200 de metri de sedimente, rezervorul de bazalt conține spații de pori care s-ar umple pe măsură ce CO2 se mineralizează în calcar carbonat. În acest domeniu, bazaltul reacționează rapid, iar mineralizarea ar putea dura doar doi ani sau mai puțin., Echipa Goldberg a analizat factori, inclusiv cum să transporte CO2, cum ar reacționa chimic și cum ar putea fi monitorizat site-ul în timp.următorul pas este de a lansa un proiect pilot acolo pentru a stoca 10.000 de tone de CO2. „Un proiect pilot este esențial pentru a muta mingea înainte pentru mineralizarea carbonului bazalt offshore, atât din motive tehnice, cât și de reglementare”, a spus Goldberg., Aceasta ar permite cercetătorilor să experimenteze diferite tipuri de injecții—de exemplu, dacă ar trebui să fie continue sau intermitente—și să răspundă la întrebări precum ” cât de repede se umple spațiul porilor?”care pot fi testate numai pe teren. În plus, un proiect pilot este esențial pentru înțelegerea implicațiilor de reglementare ale mineralizării carbonului, deoarece în prezent nu există reglementări. Canada și SUA ar începe să creeze un cadru de reglementare doar atunci când au un proiect pilot. Goldberg spune că încă mai caută finanțare pentru un proiect pilot, dar „există mult interes.,din 2012, CarbFix, un proiect Islandez la care a lucrat și Goldberg, captează carbonul și îl mineralizează la cea mai mare centrală geotermală din țară condusă de Reykjavik Energy. În timp ce instalația funcționează cu energie regenerabilă geotermală, ea încă emite o cantitate mică de CO2; CarbFix injectează 12,000 tone de CO2 anual în pământ pentru 30 USD pe tonă.deoarece mineralizarea carbonului profită de procesele chimice naturale, are potențialul de a oferi o modalitate economică, netoxică și permanentă de a stoca cantități uriașe de carbon., Cu toate acestea, există încă întrebări tehnice și de mediu care trebuie să răspundă—conform raportului Academiilor Naționale, mineralizarea carbonului ar putea contamina resursele de apă sau declanșa cutremure.captarea directă a aerului aspiră dioxidul de carbon din aer prin utilizarea ventilatoarelor pentru a muta aerul peste substanțele care se leagă în mod specific de dioxidul de carbon., (Acest concept se bazează pe lucrarea” copac artificial ” a lui Klaus Lackner, directorul Centrului pentru emisii negative de Carbon de la Universitatea de Stat din Arizona, care a fost timp de mulți ani directorul Centrului Lenfest al Institutului Pământului pentru Energie Durabilă.) Tehnologia utilizează compuși într-o soluție lichidă sau într-o acoperire pe un solid care captează CO2 în timp ce intră în contact cu acesta; atunci când sunt expuși ulterior la căldură și reacții chimice, aceștia eliberează CO2, care poate fi apoi comprimat și depozitat în subteran., Beneficiile captării directe a aerului sunt că este de fapt o tehnologie cu emisii negative—poate elimina carbonul care este deja în atmosferă, spre deosebire de captarea noilor emisii generate—iar sistemele ar putea fi localizate aproape oriunde.la o uzină de cărbune, aproximativ una din zece molecule din gazele de eșapament este CO2, dar CO2 în atmosferă este mai puțin concentrat. Doar una din 2.500 de molecule este CO2, astfel încât procesul de eliminare a CO2 este mai scump în comparație cu captarea carbonului din instalațiile cu combustibili fosili., Captarea directă a aerului a început de la $600 pe tonă de carbon; în prezent costă $100-$200 pe tonă—încă costisitoare, în parte deoarece nu există stimulente economice (cum ar fi o taxă pe carbon) sau beneficii secundare de mediu (cum ar fi îmbunătățirea calității solului) pentru eliminarea CO2 din aer. Îmbunătățirea tehnologiei astfel încât CO2 să poată fi capturat mai eficient și / sau vânzarea CO2 capturat poate reduce prețul. Trei companii-Swiss Climeworks, Canadian Carbon Engineering și American Global termostat—lucrează la acest lucru.,prima uzină comercială Climeworks de lângă Zurich captează 1.000 de tone metrice de CO2 pe an, care este folosită într-o seră pentru a stimula randamentele culturilor cu 20%. În 2017, compania a instalat o unitate de captare directă a aerului ca demonstrație la uzina islandeză din Reykjavik Energy pentru a capta o cantitate mică de CO2 care apoi este stocată în subteran de CarbFix.

Reykjavik Energie Hellisheidi planta în Islanda cu aer direct de captare., Foto: Sigrg

Climeworks are acum 14 directe aer captura de instalații construite sau în construcție în Europa; sa italiană planta folosește CO2 captat de a face metan combustibil pentru camioane.Carbon Engineering, care se mândrește cu Bill Gates ca investitor, are o fabrică în vestul Canadei care poate capta un milion de tone de CO2 pe an. Proiectează că, la scară largă, ar putea elimina CO2 pentru 100 până la 150 USD pe tonă. Scopul său este de a utiliza CO2 pentru a produce combustibili sintetici de hidrocarburi neutri din carbon, ceea ce ar reduce și mai mult costurile., Compania susține că o instalație care utilizează acest proces „aer pentru combustibili”, odată scalată, ar putea produce combustibil la mai puțin de 1 dolar pe litru.Termostatul Global, care își construiește prima fabrică în Huntsville, AL, urmărește să-și reducă prețul la 50 de dolari pe tonă, vânzând CO2 capturat unei companii de sodă. Compania ar construi mici „Instalații de captare” la fața locului la instalațiile producătorului de sodă, reducând astfel costurile pentru energie și transport.

un studiu a proiectat că captarea directă a aerului ar putea aspira până la 0, 5 până la 5 gigatone de CO2 pe an până în 2050, cu posibil 40 de gigatone până în 2100., Cu toate acestea, captarea directă a aerului pe scară largă ar putea avea în cele din urmă efecte asupra mediului care rezultă din extracția, rafinarea, transportul și eliminarea deșeurilor mineralelor care captează emisiile de carbon.deși captarea directă a aerului are un mare potențial de eliminare a dioxidului de carbon, acesta se află încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. Din fericire, primește un sprijin din partea Congresului sub forma legii viitoare (continuarea captării, utilizării, tehnologiei, stocării subterane și Legii privind emisiile reduse)., Actul dubleaza credite fiscale pentru captarea și stocarea permanent dioxid de carbon în formațiuni geologice și folosind-o pentru enhanced oil recovery; pentru companiile care a converti de carbon, pentru alte produse cum ar fi ciment, produse chimice, materiale plastice și combustibili; și oferă o $35 de credit fiscal pe tona de CO2 prin aer direct de captare.rocile și solul devin erodate prin reacția cu CO2 în aer sau în ploi acide, care apare în mod natural atunci când CO2 în aer se dizolvă în apa de ploaie., Rocile se descompun, creând bicarbonat, o chiuvetă de carbon, care este în cele din urmă transportată în ocean unde este stocată. Intemperiile îmbunătățite accelerează acest proces prin răspândirea rocilor pulverizate, cum ar fi bazaltul sau olivina, pe terenuri agricole sau pe ocean. Ar putea fi zdrobit și răspândit pe câmpuri și plaje și chiar folosit pentru căi și locuri de joacă.vremea îmbunătățită ar putea îmbunătăți calitatea solului și, pe măsură ce bicarbonatul alcalin se spală în ocean, ar putea ajuta la neutralizarea acidificării oceanelor., Dar ar putea, de asemenea, să modifice pH-ul solului și proprietățile chimice și să afecteze ecosistemele și apele subterane. Mineritul, măcinarea și transportul rocii ar fi costisitoare, ar necesita multă energie și ar produce emisii suplimentare de carbon, precum și poluarea aerului. Datorită numeroaselor variabile și faptului că majoritatea evaluărilor de intemperii îmbunătățite nu au fost testate pe teren, estimările costurilor variază foarte mult.,alcalinizarea oceanelor, considerată un tip de intemperii îmbunătățite, implică adăugarea de minerale alcaline, cum ar fi olivina, la suprafața oceanului pentru a crește absorbția de CO2 și a contracara acidificarea oceanelor. Un studiu a estimat că această strategie ar putea sechestra între 100 de tone metrice și 10 gigatone de CO2 pe an, pentru costuri cuprinse între 14 și peste 500 de dolari pe tonă. Cu toate acestea, impactul său ecologic nu este cunoscut.fertilizarea oceanică

fitoplancton în largul coastei Finlandei., Foto: Stuart Rankin

fertilizarea oceanică ar adăuga nutrienți, adesea fier, în ocean pentru a determina înflorirea algelor, care ar absorbi mai mult CO2 prin fotosinteză. Cu toate acestea, prin stimularea creșterii fitoplanctonului—baza lanțului alimentar—fertilizarea oceanică ar putea afecta productivitatea alimentară locală și regională. Inflorescențele vaste ale algelor ar putea provoca, de asemenea, eutrofizarea și ar putea duce la zone moarte epuizate de oxigen. Pe lângă posibilele sale impacturi asupra ecosistemului, are, de asemenea, un potențial mai mic de a sechestra carbonul pe termen lung.,mlaștinile sărate, mangrovele, ierburile marine și alte plante din zonele umede ale mareelor sunt responsabile pentru mai mult de jumătate din carbonul sechestrat în ecosistemele oceanice și de coastă. Acest carbon albastru poate fi depozitat timp de milenii în plante și sedimente. Cu toate acestea, zonele umede sunt distruse de scurgere și poluare, secetă și dezvoltare de coastă—o zonă de iarbă de mare de dimensiuni de fotbal se pierde la fiecare jumătate de oră. Restaurarea și crearea zonelor umede și gestionarea mai bună a acestora ar putea dubla stocarea carbonului., Zonele umede sănătoase oferă, de asemenea, protecție împotriva furtunilor, îmbunătățesc calitatea apei și susțin viața marină.există puține estimări ale potențialului de eliminare a carbonului de carbon albastru, dar costurile ar fi scăzute până la zero.și câteva idei pentru viitor Y Combinator, o organizație care finanțează startup-uri promițătoare, a lansat un apel pentru a lucra la noi tipuri de tehnologii de eliminare a dioxidului de carbon, dintre care niciuna nu a fost încă testată în afara unui laborator., Mai exact, ei caută proiecte în patru domenii:

• modificarea genelor fitoplanctonului le-ar permite să sechestreze carbonul în zonele oceanului global care nu au nutrienții necesari fotosintezei.
• Electro-geo-chimia folosește electricitate din surse regenerabile pentru a descompune apa salină pentru a produce hidrogen (care poate fi folosit pentru combustibil) și oxigen, care, în prezența mineralelor, produce o soluție foarte reactivă. Această soluție absoarbe dioxidul de carbon din atmosferă și îl transformă în bicarbonat.,
• sistemele enzimatice accelerează reacțiile chimice care ar putea schimba dioxidul de carbon în alți compuși organici utili. Y Combinator ar dori să creeze sisteme enzimatice care pot face acest lucru în afara celulelor vii pentru a simplifica fixarea carbonului.
• ultima idee implică crearea a 4, 5 milioane de oaze mici în deșerturi pentru a găzdui fitoplanctonul care ar absorbi CO2. De asemenea, ar furniza apă dulce și ar susține vegetația care ar putea aspira și carbonul.

Ce este necesar pentru a avansa eliminarea dioxidului de carbon?,fiecare tehnologie CDR este fezabilă la un anumit nivel, dar are incertitudini cu privire la costuri, tehnologie, viteza de implementare posibilă sau impactul asupra mediului. Este clar că nimeni nu oferă soluția finală la schimbările climatice.

„îndepărtarea dioxidului de Carbon nu o poate face singură”, a spus Kate Gordon, colegă la Centrul Columbia pentru politica energetică globală., „Dacă există un lucru în raportul IPCC chiar subliniază este că avem nevoie de un portofoliu—avem nevoie de a reduce în mod semnificativ emisiile, trebuie să vină cu mai multe optiuni de energie regenerabila, pentru a înlocui combustibilii fosili, trebuie să electrizeze o mulțime de lucruri care sunt în prezent rula pe petrol și apoi trebuie să faci o cantitate enormă de eliminarea de carbon.”Pe termen scurt, ea ar dori să vadă mai multă implementare și creștere a strategiilor încercate și adevărate, cum ar fi plantarea copacilor și practici agricole mai durabile.,

conservarea Pajiștilor în Dakota de Sud Foto: USFWS

de fapt, un nou studiu a determinat că plantarea de arbori și îmbunătățirea managementului de pajiști, terenuri agricole și a zonelor umede putea sechestra 21 la suta din SUA anual emisiile de gaze de seră la costuri relativ scăzute.dezvoltarea altor strategii de eliminare a dioxidului de carbon în continuare va lua sume substanțiale de bani.,

„comunitatea filantropiei climatice trebuie de fapt să recunoască acest lucru ca parte a soluției climatice—este foarte important ca aceasta să devină parte a acestui portofoliu”, a spus Gordon. „De asemenea, avem nevoie de un r federal destul de semnificativ&d buget dedicat acestor strategii, astfel încât să putem începe îmbunătățirea tehnologiei și să înțelegem mai bine cât costă să faci fiecare dintre aceste lucruri, cât de eficiente sunt și cât de sigure sunt.”

stabilirea unui stimulent financiar pentru eliminarea carbonului, cum ar fi o taxă pe carbon sau penalități pentru emiterea de carbon ar ajuta, de asemenea.,”aceasta este următoarea frontieră a conversației despre energie, climă și tehnologie”, a spus Gordon. „Trebuie să fim înaintea acestui lucru dacă vrem să rămânem competitivi—dacă vrem să continuăm să avem cea mai mare parte a energiei curate și a brevetelor avansate de energie din lume…altfel o vom cumpăra de la altcineva, pentru că cineva o va face.”