Was het maar zo gemakkelijk. Olivier Le Moal / Shutterstock
Volgens een recente grote VN verslag, als we de temperatuurstijging willen beperken tot 1.5 °C en de meest catastrofale gevolgen van klimaatverandering willen voorkomen, moeten we dan de mondiale CO2050-uitstoot terugdringen? COXNUMX-uitstoot naar netto nul in XNUMX. Dit betekent dat het gebruik van fossiele brandstoffen snel moet worden geëlimineerd – maar om die transitie op te vangen en de gebieden te compenseren waarin er momenteel geen vervanging is voor brandbare brandstoffen, moeten we actief COXNUMX verwijderen? uit de atmosfeer. Bomen planten en opnieuw verwilderen zijn een groot deel van deze oplossing, maar we zullen hoogstwaarschijnlijk verdere technologische assistentie nodig hebben om klimaatafbraak te voorkomen.
Dus toen recent nieuws naar voren kwam dat het Canadese bedrijf Carbon Engineering een bekende chemie heeft ingezet om CO100 af te vangen? uit de atmosfeer gehaald tegen een kostprijs van minder dan $XNUMX per ton, begroetten veel mediabronnen de mijlpaal als een magic bullet. Helaas is het grote geheel niet zo eenvoudig. Het werkelijk omslaan van de balans van koolstofbron naar koolstofput is een delicate zaak, en wij zijn van mening dat de energiekosten die daarmee gemoeid zijn en het waarschijnlijke stroomafwaartse gebruik van afgevangen CO? betekent dat de “kogel” van Carbon Engineering allesbehalve magie is.
Gezien dat CO? vertegenwoordigt slechts 0.04% van de moleculen in onze lucht, en het vastleggen ervan lijkt misschien een technologisch wonder. Maar scheikundigen doen het al sinds de 18e eeuw op kleine schaal, en het kan zelfs – zij het inefficiënt – gedaan worden met voorraden van de plaatselijke ijzerhandel.
Zoals scheikundestudenten op de middelbare school zullen weten: CO? reageert met kalkwater (calciumhydroxideoplossing) en geeft een melkwit, onoplosbaar calciumcarbonaat. Andere hydroxiden vangen CO op? op dezelfde manier. Lithiumhydroxide was de basis van de CO? absorbers dat de astronauten op Apollo 13 in leven hield, en kaliumhydroxide CO19 opvangt? zo efficiënt dat het kan worden gebruikt om het koolstofgehalte van een verbrande stof te meten. Het XNUMXe-eeuwse apparaat dat bij deze laatste procedure werd gebruikt, staat nog steeds op het logo van de American Chemical Society.
Helaas is dit geen kleinschalig probleem meer – we moeten nu miljarden tonnen CO2 opvangen, en snel.
De techniek van Carbon Engineering is hydroxidechemie op zijn best. In de proeffabriek in British Columbia wordt lucht aangezogen door grote ventilatoren en blootgesteld aan kaliumhydroxide, waarmee CO? reageert onder vorming van oplosbaar kaliumcarbonaat. Deze oplossing wordt vervolgens gecombineerd met calciumhydroxide, waardoor vast en gemakkelijk scheidbaar calciumcarbonaat ontstaat, samen met een kaliumhydroxideoplossing, die kan worden hergebruikt.
Calciumcarbonaat kan worden gebruikt als bodemmeststof. Nordic Moonlight / Shutterstock
Dit deel van het proces kost relatief weinig energie en het product is hoofdzakelijk kalksteen – maar het maken van bergen calciumcarbonaat lost ons probleem niet op. Hoewel calciumcarbonaat toepassingen kent in de landbouw en de bouw, zou dit proces als commerciële bron veel te duur zijn. Het is ook geen praktische optie voor door de overheid gefinancierde koolstofopslag vanwege de enorme hoeveelheden calciumhydroxide die daarvoor nodig zouden zijn. Om haalbaar te zijn, moet directe luchtafvang geconcentreerde CO2 produceren. als product, dat veilig kan worden opgeslagen of gebruikt.
Zo wordt het vaste calciumcarbonaat verwarmd tot 900 °C om zuiver COXNUMX terug te winnen. Deze laatste stap vergt enorm veel energie. In de aardgasgestookte centrale van Carbon Engineering genereert de hele cyclus een halve ton CO? voor elke ton die uit de lucht wordt gehaald. De centrale vangt deze extra COXNUMX wel op, en zou natuurlijk kunnen worden aangedreven door hernieuwbare energie voor een gezondere koolstofbalans – maar het probleem van wat te doen met al het opgevangen gas blijft bestaan.
Zwitserse start-up Climeworks gebruikt op vergelijkbare wijze afgevangen CO2? naar hulp bij fotosynthese en de gewasopbrengst in nabijgelegen kassen verbeteren, maar tot nu toe is de prijs nog lang niet concurrerend. CO? kan elders worden gekocht voor slechts een tiende van de winst van Carbon Engineering ter waarde van $ 100. Er zijn ook veel goedkopere manieren voor overheden om de uitstoot te compenseren: is het veel gemakkelijker om COXNUMX af te vangen? bij de emissiebron, waar de concentratie veel hoger is. Dus deze technologie zal waarschijnlijk vooral interessant zijn voor industrieën met een hoge uitstoot, die zouden kunnen profiteren van CO? met groene legitimatie.
Een van de belangrijkste investeerders in de capturing-technologie van Carbon Engineering is bijvoorbeeld Occidental Petroleum, een belangrijke gebruiker van Verbeterde olieherstel methoden. Bij een dergelijke methode kan CO? wordt in oliebronnen gepompt om de hoeveelheid ruwe olie die kan worden teruggewonnen te vergroten, dankzij de verhoogde putdruk en/of het verbeteren van de stromingseigenschappen van de olie zelf. Maar als we de energiekosten voor het transporteren en raffineren van deze extra olie meerekenen, zal het gebruik van de technologie op deze manier de netto-uitstoot waarschijnlijk vergroten en niet verlagen.
Een andere sleutel die sprak over de werking van Carbon Engineering is de Lucht aan brandstoffen technologie, waarin CO? wordt omgezet in brandbare vloeibare brandstof, klaar om opnieuw te worden verbrand. Theoretisch levert dit een koolstofneutrale brandstofcyclus op, op voorwaarde dat elke stap van het proces wordt aangedreven door hernieuwbare energie. Maar zelfs dit gebruik staat nog ver af van een technologie met negatieve emissies.
Metaal-organische raamwerken zijn poreuze vaste stoffen die CO2 kunnen opvangen.
{besloten Y=m91P-R3kxOs}
Er zijn veelbelovende alternatieven aan de horizon. Metaal-organische raamwerken zijn sponsachtige vaste stoffen die het equivalente CO2 uitknijpen? oppervlakte van een voetbalveld in de grootte van een suikerklontje. Deze oppervlakken gebruiken voor CO? Voor het opvangen ervan is veel minder energie nodig – en bedrijven zijn hun commerciële potentieel gaan verkennen. De grootschalige productie is echter nog niet geperfectioneerd, en er zijn vragen over de stabiliteit op lange termijn voor duurzame CO2-uitstoot. afvangprojecten betekenen dat de hoge kosten ervan nog niet zijn verdiend.
Omdat er weinig kans is dat de technologieën die zich nog in het laboratorium bevinden binnen het komende decennium klaar zullen zijn voor afvang op gigatonschaal, zijn de methoden die door Carbon Engineering en Climeworks worden gebruikt de beste die we momenteel hebben. Maar het is belangrijk om te onthouden dat ze lang niet perfect zijn. Zullen we moeten overstappen op efficiëntere CO2-methoden? vastleggen zodra we daartoe in staat zijn. Zoals de oprichter van Carbon Engineering, David Keith zelf wijst erop, technologieën voor koolstofverwijdering worden door beleidsmakers overschaduwd en hebben tot nu toe 'buitengewoon weinig' onderzoeksfinanciering ontvangen.
Meer in het algemeen moeten we de verleiding weerstaan om directe luchtopname te zien als een magische kogel die ons ervan weerhoudt onze koolstofverslaving aan te pakken. Het verminderen of neutraliseren van de koolstofbelasting in de levenscyclus van koolwaterstofbrandstoffen kan een stap zijn op weg naar technologieën voor negatieve emissies. Maar het is alleen dat - een stap. Nadat je zo lang aan de verkeerde kant van het carbon ledger hebt gestaan, is het verleden tijd om verder te kijken dan alleen break-even.
Over de auteur
Chris Hawes, docent anorganische chemie, Keele Universiteit
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Verwante Boeken
{amazonWS:searchindex=Books;keywords=carbon capture;maxresults=3}
