Некаторыя віды забруджвання не вісяць у атмасферы вельмі доўга; яны разбураюцца праз хімічныя рэакцыі альбо вымываюцца разам з дажджом на працягу некалькіх тыдняў ці гадоў. Наадварот, вуглякіслы газ, каб натуральна вычысціць, патрабуе вельмі і вельмі доўга.

Нават калі мы перастанем выкідаць яго больш, канцэнтрацыя вуглякіслага газу на працягу стагоддзяў застанецца высокай.

У папярэдняй гісторыі мы разглядалі спосабы наўмыснага астуджэння клімату, робячы такія рэчы, як ін'екцыя часціц, якія адлюстроўваюць сонечнае святло, у верхнюю атмасферу. Гэта патэнцыйна можа палегчыць наступствы змянення клімату.

Але першапрычыну трэба вырашаць у любым выпадку - мы павінны спыніць рост канцэнтрацыі парніковых газаў у атмасферы. Не было б выдатна, калі б у нас была кнопка «адмяніць» парніковы газ, які мы там ужо прапампавалі?

Калі вы думаеце, што рашэнне будзе такім жа простым, як пасадка дрэў, у мяне ёсць для вас дрэнныя навіны: Хоць гэта праўда, што расліны з фотасінтэзаваннем прымаюць вуглякіслы газ і "выдыхаюць" кісларод, яны на самай справе забіраюць дастаткова вугляроду, каб стварыць свае ўласныя клеткі. . І калі расліна гіне і загнівае, большая частка гэтага вугляроду трапляе зноў у атмасферу.

Лясы не столькі "лёгкія", што пастаянна фільтруюць вуглякіслы газ, колькі яны стаяць. Гэта азначае, што практычна кажучы, лесааднаўленне можа толькі выцягнуць з атмасферы столькі СО2, колькі ў мінулым вырубкі лесу.

У апошнім дакладзе Міжурадавай групы па змяненні клімату падлічана, што змены ландшафту (пераважна высечка лясоў) прывялі да атмасферы каля 180 млрд. Т вугляроду паміж 1750 і 2011 гг. У сусветным маштабе наступнае дзесяцігоддзе нашых выкідаў парніковых газаў можа прыблізна раўняцца гэтай колькасці. . Так што нават калі мы пашырым лясы да ступені іх індустрыяльнай рэвалюцыі (малаверагоднае меркаванне), змяненне клімату было б далёка не вырашана.

Гэта дазваляе нам шукаць спосабы захапіць CO2.

Бутэлькі з CO2

Адным з варыянтаў з'яўляецца, напрыклад, бутэлька з CO2, калі ён падыходзіць і выходзіць з дымавой атакі на электрастанцыі. Гэта не панізіць канцэнтрацыю ў атмасферы, але знізіць колькасць, якое мы дадаём, пакуль мы яшчэ спалім выкапнёвыя віды паліва.

Гэтая методыка абапіраецца на арганічныя злучэнні, якія называюцца амінамі. Калі газ, які вылучаецца электрастанцыяй, праходзіць праз раствор аміна, малекулы аміна захопліваюць малекулы вуглякіслага газу.

Калі раствор нагрэць да дастаткова высокай тэмпературы, аміны выпускаюць, вылучаючы чысты газ CO2, які можа захоўвацца альбо адпраўляцца ў трубаправод. (У заключным артыкуле гэтай серыі мы разгледзім некаторыя спосабы здачы гэтага СО2 у доўгатэрміновае захоўванне.) Калі раствор аміна астыне, ён гатовы вярнуцца і набраць больш вуглякіслага газу.

Гэтая сістэма фільтрацыі ўжо правераная тэхналогія, але яна ідзе з выдаткамі.

Неабходнасць нагрэць раствор на этапе выкіду CO2 азначае, што вы павінны спаліць паліва толькі для запуску амінавага фільтра. Гэта прыводзіць да меншай колькасці электраэнергіі, якая вырабляецца на пэўную колькасць вугалю (напрыклад), павышаючы кошт гэтай электраэнергіі.

У Злучаных Штатах вугаль ужо часта выбіваюць больш танным прыродным газам (альбо ветравымі турбінамі), таму ўсё, што робіць яго эканамічна менш канкурэнтаздольным, складана зрабіць.

Энергетычны гігант "Паўднёвая кампанія" нядаўна адмовіўся ад свайго найноўшага вугальнага завода па захопе вугля ў Місісіпі менавіта па гэтай прычыне: спальваць прыродны газ было танней. Без падаткаў і збораў на вуглякіслы газ не існуе асаблівых фінансавых стымулаў для ўліку выкідаў.

Пераход у мінус будзе станоўчым

Выдаленне CO2 з атмасферы непасрэдна, а не простае спыненне яго выкіду з дымовых дымак - гэта зусім іншая праблема, але і такая, якая можа спатрэбіцца. Мадэляванне кліматычнай мадэлі, дзе глабальнае пацяпленне праводзіцца да менш чым двух градусаў Цэльсія (3,6 градуса па Фарэнгейце), што з'яўляецца мэтай, на якую краіны пагадзіліся, звычайна павінны разлічваць на выдаленне вугляроду з атмасферы.

"Без захопу і захоўвання вугляроду два градусы Цэльсія альбо немагчымыя (нават у мадэлі), альбо каштуюць значна больш", - кажа Глен Пітэрс, старшы навуковы супрацоўнік Цэнтра міжнародных даследаванняў клімату Нарвегіі. "Да 2030 года сцэнарыі могуць [захапіць] ад 1 да 5 мільярдаў тон CO2 у год. Гэта велізарна. У сярэднім на сёння захоўваюцца і захоўваюцца вугляроды, якія працуюць сёння, складаюць каля 1 мільёна тон у год, так што ад 1 да 5 мільярдаў тон CO2 складае каля 1000 да 5000 аб'ектаў ".

Устаноўкі для захопу паветра ў індустрыяльным стылі былі б у канцэпцыі падобнымі на амінныя фільтры на дымавых дысках, але ключавое адрозненне складаецца ў тым, што канцэнтрацыя CO2 у атмасферы значна, значна ніжэй, чым у дымавой атацы. Гэта ўскладняе - і даражэй - аддзяляць іх.

"Захоп вугляроду з электрастанцый і захоп паветра - гэта сапраўды розныя праблемы", - тлумачыць Дэвід Кіт, прафесар прыкладной фізікі і дзяржаўнай палітыкі з Гарварда. "І калі вы ўступіце ў машынабудаванне, усе кампрамісы будуць рознымі. Гэта такая ж фундаментальная фізіка на працы, але тэхналогіі, канкурэнтаздольныя для аднаго, не з'яўляюцца канкурэнтаздольнымі для іншага. "

Стартапы і даследчыкі спрабуюць знайсці спосаб развязаць абедзве праблемы. Нядаўна стартап у Швейцарыі пад назвай Climeworks адкрыў эксперыментальную ўстаноўку, якая захоплівае CO2, выкарыстоўваючы мадыфікаваную версію працэсу амінавага фільтра і адпраўляючы яго ўніз па трубаправодзе да суседняй цяпліцы. Замест вадкага амінавага раствора расліна выкарыстоўвае цвёрдыя гранулы, якія паглынаюць вуглякіслы газ з паветра, які пракачваецца вялікімі вентылятарамі.

Іншы эксперыментальны завод паблізу Ванкувера, Брытанская Калумбія, пабудаваны Carbon Engineering - кампанія, якую Кіт дапамагаў знайсці - выбірае іншую сістэму фільтрацыі, адаптаваную пад існуючы працэс хімічнай прамысловасці. Адпраўляючы паветра праз раствор гідраксіду натрыю і аксід кальцыя, СО2 ператвараецца ў карбанат кальцыя, які можа быць абсаджаны ў выглядзе цвёрдых гранул. Для аднаўлення сістэмы фільтрацыі і атрымання чыстага СО2 гранулы награваюцца, пакідаючы пасля сябе аксід кальцыя, які можа вярнуцца на першую стадыю працэсу.

Гэты CO2 можна адправіць на нейкую форму доўгачасовага захоўвання, але Carbon Engineering у канчатковым рахунку мае свае прыцэлы для вытворчасці паліва, атрыманага з атмасфернага вугляроду, а не ад нафты. "Мы лічым, што гэта сапраўды важны рынак", - кажа Кіт. "Мы лічым, што гэта адзін са спосабаў сапраўды можна дэкарбанізаваць перавозку на далёкія адлегласці, як самалёт".

Зялёны

Акрамя таго, можна было б выкарыстоўваць жывыя істоты, каб зрабіць так ці інакш захоп CO2. Адна з ідэй, якая ўсплыла, заключаецца ў падкормцы акіянічнага планктону дробным жалезным пылам. Калі планктон заквітнее, а потым упадзе на дно мора, эфект будзе падобны на вырошчванне лесу і пахаванне яго да таго, як лес можа разбурыцца. Але першапачатковыя эксперыменты далі неадназначныя вынікі, што сведчыць аб тым, што тэхніка можа быць не вельмі эфектыўнай.

На сушы ў нас можа быць яшчэ некалькі варыянтаў. Біяэнергетыка з захопам і захаваннем вугляроду (ён жа BECCS) - адзін з варыянтаў, які прыцягнуў шмат увагі за апошнія некалькі гадоў.

Гэта працуе так: Вы вырошчваеце ўраджай біяпаліва, які трэба спаліць у электрастанцыі, а потым захопліваюць вуглярод, які выкідваецца гэтай электрастанцыяй. Замест таго, каб проста прадухіляць даданне CO2 з выкапнёвага паліва, як вугаль, вы ператварыце атмасферны CO2 у расліны і разліце гэты CO2, перш чым ён можа вярнуцца ў паветра. Гэта крыніца энергіі, якая не проста нейтральная да вугляроду - гэта і адмоўная ад вугляроду.

Тэхнічна можна рэалізаваць BECCS сёння, але пашырэнне яе да маштабу, якое можа абмежаваць пацяпленне да двух градусаў Цэльсія, запатрабуе велізарнай колькасці ўраджаю і рэсурсаў. І гэта праблема сама па сабе.

"BECCS гучыць у прынцыпе выдатна і дазваляе выдаляць вуглярод, ствараючы энергію, але ў яго ёсць некалькі праблем", - кажа Пітэрс. "Шмат дыскусій пра маштабы ўстойлівай біяэнергетыкі. У літаратуры шмат канфліктаў. Большасць экалагічных НДА і шматлікія навукоўцы супраць маштабнай біяэнергетыкі ".

Хоць сцэнарыі кліматычнай мадэлі паказваюць, што па-ранейшаму магчыма захаваць пацяпленне ніжэй двух градусаў Цэльсія, важна памятаць, што гэта будзе залежаць ад маштабных намаганняў па збору вугляроду, лічыць Пітэрс. "Калі мы паводзім сябе сёння так, як заўтра маштабнае выдаленне вуглякіслага газу, і атрымліваецца, што ў нас не так шмат выдалення вугляроду, як мы думалі, то мы выкінем занадта шмат, і наступныя пакаленні заплацяць наступствы".

"У асноўным," працягвае ён, "нам трэба выдаліць вуглякіслы газ, але нам трэба [скараціць выкіды], як у нас няма тэхналогіі ў маштабе".

Самым вялікім перашкодай на шляху да ўзмацнення захопу вугляроду могуць быць не фізічныя абмежаванні, а таксама матэрыяльныя перашкоды. Гэта можа быць проста наша ўласная няздольнасць гэтага зрабіць.

Холі Жан Бак, кандыдат кандыдатаў навук у кафедры сацыялогіі развіцця Корнел, вывучае сацыяльныя бар'еры ў геаінжынерыі - прычыны, па якіх людзі могуць пярэчыць, утрымліваць або перацягваць ногі падчас гэтых намаганняў. Напрыклад, адсутнасць падатку на выкіды вугляроду ў многіх краінах азначае, што не існуе рэальнага рухавіка для рэалізацыі праектаў па захопе вугляроду.

"Па-першае, няма эканамічных ці палітычных стымулаў захопліваць і секвестраваць вуглярод у вялікіх, доўгатэрміновых маштабах", - кажа Бак. "У амерыканскіх умовах складана дабіцца ўзгодненай кліматычнай і энергетычнай палітыкі". Акрамя таго, кажа Бак, існуюць бар'еры для асобных метадаў, такія як заклапочанасць канкурэнцыяй за зямлю, уздзеянне на доступ да вады, уздзеянне на цэны на прадукты харчавання, складанасць пабудовы новай інфраструктуры, адсутнасць прыняцця землеўладальнікаў і сацыяльная заклапочанасць з нагоды генетычнай мадыфікацыі Сыравіна для біяпаліва.

Зразумела, што наперадзе яшчэ шмат працы. Але пакуль мы фактычна скарацім выкіды парніковых газаў і паспяхова захапім дастатковую колькасць вугляроду, каб прынамсі звесці на нішто ўсе выкіды, СО2 будзе працягваць назапашвацца ў атмасферы. Наша пастаянна загушчалая парніковая коўдра не будзе рассейвацца самастойна ў бліжэйшы час. І не будзе ліхаманкі планеты Зямля.