Waarom nieuwe CO₂-opnametechnologie niet de magische kogel is tegen klimaatverandering

Waarom nieuwe CO₂-opnametechnologie niet de magische kogel is tegen klimaatverandering Was het maar zo gemakkelijk. Olivier Le Moal / Shutterstock

Volgens een recente grote VN verslag, als we de temperatuurstijging tot 1.5 ° C willen beperken en de meest catastrofale effecten van klimaatverandering willen voorkomen, moeten we de wereldwijde CO₂-emissies tot nul reduceren met 2050. Dit betekent dat het gebruik van fossiele brandstoffen snel moet worden geëlimineerd - maar om die overgang te compenseren en de gebieden te compenseren waar er momenteel geen vervanging voor brandbare stoffen is, moeten we CO₂ actief uit de atmosfeer verwijderen. Bomen planten en opnieuw spuiten 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 aantal bekende chemie heeft ingezet om CO₂ uit de atmosfeer te halen met een kostprijs van minder dan $ 100 per ton, waardeerden veel mediabronnen de mijlpaal als een magic bullet. Helaas is de grote afbeelding niet zo eenvoudig. Het tanken van de balans van koolstofbron naar koolstofput is een delicaat bedrijf, en onze mening is dat de betrokken energiekosten en waarschijnlijk stroomafwaarts gebruik van opgevangen CO₂ betekenen dat de "kogel" van Carbon Engineering alles behalve magisch is.

Gegeven dat CO₂ slechts verantwoordelijk is voor 0.04% van de moleculen in onze lucht, kan het vastleggen ervan een technologisch wonder lijken. Maar scheikundigen doen het sinds de 18e eeuw op kleine schaal, en het kan zelfs - zij het inefficiënt - worden gedaan met benodigdheden van de plaatselijke ijzerhandel.

Zoals studenten uit het secundair onderwijs weten, reageert CO₂ met kalkwater (calciumhydroxideoplossing) om melkachtig wit onoplosbaar calciumcarbonaat te geven. Andere hydroxiden vangen CO₂ op dezelfde manier op. Lithiumhydroxide was de basis van de CO₂-absorptiemiddelen die de astronauten op Apollo 13 in leven hield, en kaliumhydroxide vangt CO₂ zo efficiënt dat het kan worden gebruikt om het koolstofgehalte van een verbrande stof te meten. Het 19-eeuws apparaat dat in deze laatste procedure wordt 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 verzamelen, en snel.

De techniek van Carbon Engineering is de hydroxidescheikunde op zijn best. In de proeffabriek in British Columbia wordt lucht aangezogen door grote ventilatoren en blootgesteld aan kaliumhydroxide, waarmee CO₂ reageert om oplosbaar kaliumcarbonaat te vormen. Deze oplossing wordt vervolgens gecombineerd met calciumhydroxide en produceert vast en gemakkelijk te scheiden calciumcarbonaat, samen met kaliumhydroxideoplossing, die opnieuw kan worden gebruikt.

klimaat Calciumcarbonaat kan worden gebruikt als bodemmeststof. Nordic Moonlight / Shutterstock

Dit deel van het proces kost relatief weinig energie en het product is in wezen kalksteen - maar het bergen van calciumcarbonaat is geen oplossing voor ons probleem. Hoewel calciumcarbonaat toepassingen heeft in de landbouw en de bouw, zou dit proces veel te duur zijn als commerciële bron. Het is ook geen praktische optie voor door de overheid gefinancierde koolstofopslag vanwege de enorme hoeveelheden calciumhydroxide die nodig zouden zijn. Om haalbaar te zijn, moet direct luchtafvangen geconcentreerd CO₂ produceren als zijn product, dat ofwel veilig kan worden opgeslagen of kan worden gebruikt.

Aldus wordt het vaste calciumcarbonaat verwarmd tot 900 ° C om zuiver CO2 te winnen. Deze laatste stap vereist een enorme hoeveelheid energie. In de gasgestookte installatie van Carbon Engineering genereert de hele cyclus een halve ton CO₂ voor elke ton uit de lucht. De plant slaat deze extra CO₂ op, en kan natuurlijk worden aangedreven door hernieuwbare energie voor een gezondere koolstofbalans - maar het probleem van wat te doen met alle vastgelegde gasresten.

Het Zwitserse start-upbedrijf Climeworks gebruikt op vergelijkbare wijze gevangen CO₂ hulp bij fotosynthese en de gewasopbrengst in nabijgelegen kassen verbeteren, maar tot nu toe is de prijs nog lang niet concurrerend. CO₂ kan ergens anders worden ingekocht voor slechts een tiende van de $ 100-bottom line van Carbon Engineering. Er zijn ook veel goedkopere manieren voor overheden om emissies te compenseren: het is veel gemakkelijker om CO₂ te vangen bij de emissiebron, waar de concentratie veel hoger is. Deze technologie is dus waarschijnlijk vooral interessant voor hoog-emitterende industrieën die mogelijk kunnen profiteren van CO₂ met groene referenties.

Een van de belangrijkste investeerders in de capturing-technologie van Carbon Engineering is bijvoorbeeld Occidental Petroleum, een belangrijke gebruiker van Verbeterde olieherstel methoden. In een dergelijke methode wordt CO₂ in oliebronnen gepompt om de hoeveelheid ruwe olie die kan worden teruggewonnen te vergroten, dankzij een verhoogde putdruk en / of het verbeteren van de stromingseigenschappen van de olie zelf. Echter, inclusief de energiekosten van het transporteren en verfijnen van deze extra olie, zal het gebruik van de technologie op deze manier waarschijnlijk de netto emissies verhogen, niet verminderen.

Een andere sleutel die sprak over de werking van Carbon Engineering is de Lucht aan brandstoffen technologie, waarbij CO₂ 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 gevoed met hernieuwbare energie. Maar zelfs dit gebruik is nog steeds ver verwijderd van een technologie met negatieve emissies.

Metaalorganische kaders zijn poreuze vaste stoffen die CO₂ kunnen vangen.

Er zijn veelbelovende alternatieven aan de horizon. Metaal-organische kaders zijn sponsachtige vaste stoffen die het equivalente CO₂-oppervlak van een voetbalveld in de grootte van een suikerklontje. Het gebruik van deze oppervlakken voor CO₂-opname vereist veel minder energie - en bedrijven zijn begonnen hun commerciële potentieel te verkennen. Grootschalige productie is echter nog niet geperfectioneerd en vragen over hun stabiliteit op lange termijn voor aanhoudende CO₂-capture-projecten betekenen dat hun hoge kosten nog niet zijn verdiend.

Met weinig kans dat technologieën die nog in het laboratorium zijn, klaar zullen zijn voor gigatonne-schaal capture binnen het volgende decennium, zijn de methoden die Carbon Engineering en Climeworks gebruiken de beste die we op dit moment hebben. Maar het is belangrijk om te onthouden dat ze lang niet perfect zijn. We zullen moeten overschakelen naar efficiëntere methoden voor CO₂-opname zodra we in staat zijn. Als 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}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}