Углерод из воздуха

Колонка редактора

16 апреля 2021 . 09:27

В Канаде тестируют новую технологию удаления углекислого газа из атмосферы. Система Carbon Engineering создана для очистки воздуха в любом уголке земли, независимо от близости источников загрязнения. Насколько эффективен такой подход? И сколько нужно установок, чтобы остановить глобальное потепление?

На сегодня в мире насчитывается всего около 20 установок, которые улавливают углекислый газ (CO2) в промышленных масштабах. И все они расположены непосредственно на выходе из дымовых труб предприятий. Пока это, конечно, капля в море, но с развитием отрасли количество таких фильтрующих систем будет увеличиваться. А вот что делать с углеродом, который уже вырвался наружу? На сегодня концентрация CO2 в атмосфере составляет 0,04%, и этот показатель растет. Глобальные выбросы углекислого газа достигли 36 гигатонн в год, а средняя мировая температура повысилась уже на 1°С. Напомним, согласно Парижскому соглашению по климату, мировое сообщество должно сделать все возможное, чтобы удержать потепление в пределах 1,5°С до конца 21 века.

В противном случае планете грозят катастрофические последствия: затопление городов, вымирание видов, засуха и другие природные катаклизмы.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) предупредила, что для достижения поставленных целей перехода к углеродно-нейтральному обществу уже недостаточно, надо срочно внедрять технологии прямого улавливания CO2 из воздуха.

«Текущие модели предполагают, что нам нужно будет удалять 10 гигатонн CO2 в год к 2050 году, а к концу века это количество должно удвоиться до 20 гигатонн. Прямо сейчас мы практически ничего не удаляем. Поэтому придется масштабироваться с нуля», — говорит Джейн Зеликова, известный ученый-климатолог из Университета Вайоминга.

Пилотный завод Carbon Engineering в Британской Колумбии

Одна из первых в мире промышленных установок для прямого улавливания CO2 из воздуха появилась в городе Сквамиш Британской Колумбии (Канада). Это ноу-хау компании Carbon Engineering. Система мощных вентиляторов засасывает воздух и прогоняет его через фильтр, залитый гидроксидом калия. Углекислый газ поглощается этим раствором, попадает во вторую камеру и смешивается с гидроксидом кальция (строительная известь). Известь удерживает растворенный CO2, образуя небольшие чешуйки известняка. Эти частицы отсеиваются и нагреваются в третьей камере до тех пор, пока не разложатся с выделением чистого углекислого газа, который улавливается и отправляется на хранение.

Схема улавливания CO2 на заводе Carbon Engineering

Завод в Сквамише создан как испытательный стенд для тестирования различных технологических процессов. В ближайшее время компания приступит к строительству гораздо более крупного завода на нефтяных месторождениях западного Техаса, который будет ежегодно улавливать 1 миллион тонн CO2. Для сравнения, столько же поглощают 40 миллионов деревьев.

«Как только первый завод готов, это как модель формочки для печенья. Дальше вы просто создаете точные копии этого предприятия в любом месте», — говорит исполнительный директор Carbon Engineering Стив Олдхэм. Тем не менее он признает, что масштаб предстоящей задачи головокружителен. «Нам нужно вывести из атмосферы 800 гигатонн CO2. И это не произойдет в одночасье», — предупредил Олдхэм.

В компании утверждают, что их технология достаточно бюджетна: сбор одной тонны CO2 обходится примерно в 100 долларов США. При этом заводы работают на возобновляемой энергии или природном газе и не производят никаких собственных выбросов.

Проект завода Carbon Engineering в западном Техасе

Еще один завод по улавливанию и хранению углекислого газа строится в геотермальном парке Hellisheidi в Исландии. Он будет работать на возобновляемой энергии, а собранный газ закачивать в собственное подземное хранилище. Предприятие сможет фильтровать до 4-х миллионов тонн CO2 ежегодно и станет крупнейшим в мире объектом, способствующим улучшению климата. Запуск намечен на лето 2021 года.

Строительство завода Orca, геотермальный парк Hellisheidi, Исландия, март 2021 г

Правда, есть у этой технологии и недостатки. Чтобы успевать фильтровать все 36 гигатонн CO2 в год, нужно около 30 000 заводов, то есть более трех на каждую угольную электростанцию, работающую сегодня в мире. Каждый завод обойдется в 500 млн долларов, а общая стоимость строительства составит почти 15 трлн долларов. Для сравнения годовой бюджет США на 2021 год — 4,8 трлн долларов. К тому же для бесперебойной работы систем потребуется около 14 млн тонн гидроксида калия, что в 5,4 раз превышает годовые поставки этого вещества во всем мире.

Одним словом, деньги потребуются немалые. Но зато в результате прямого улавливания воздуха можно получить ценный продукт — тысячи тонн сжатого CO2. Одним из крупнейших его потребителей является сектор добычи природных ископаемых. В частности, нефтяная отрасль. Углекислый газ закачивается под землю и создает нужное давление, повышая нефтеотдачу. Также отфильтрованный газ можно комбинировать с водородом и получать синтетическое углеродно-нейтральное топливо.

Еще одна перспективная сфера применения — улучшение роста овощей и зелени. Яркий пример — известная голландская компания по переработке отходов в энергию AVR, которая недавно модернизировала один из своих заводов в Дэйвене, установив специальное оборудование для улавливания CO2 из выбросов. Углекислый газ сжимается до жидкого состояния и цистернами отправляется в ближайшую теплицу. Раньше для этих целей приходилось сжигать природный газ. За месяц объемы выбросов парниковых газов удалось сократить на 7,5 тысяч тонн.

Цистерна с жидким CO2 едет с завода AVR Duiven в теплицу

Альтернативой «прямому захвату» газа могло бы стать восстановление торфяников или высадка лесов, которые, как известно, поглощают углекислый газ. Но это весьма длительный процесс, к тому же требующий огромных земельных участков, по некоторым оценкам, размером с Соединенные Штаты. При этом эффект от высадки растений недолговечен, поскольку они рано или поздно погибают, высвобождая накопленный углерод. Единственный вариант — их вовремя вырубать и утилизировать в закрытых системах.

Интересный проект недавно представил ученый из Аризонского университета Клаус Лакнер. Он изобрел «механическое дерево», которое чистит воздух от CO2 подобно своим живым аналогам. Фильтруя потоки ветра, оно улавливает молекулы углерода и отправляет в специальное хранилище. И все происходит без механического всасывания воздуха, а значит без энергоемких устройств. По словам разработчика, это наиболее дешевый способ улавливания CO2 — менее $100 за тонну. Стартап уже нашел инвестора, и в ближайшее время на просторах Аризоны «вырастут» 1200 новых «деревьев». Они смогут улавливать 36 000 тонн углекислого газа в год, что соответствует выбросам почти 8 000 автомобилей.

«Механическое дерево» Клауса Лакнера

К делу глобальной декарбонизации планеты уже подключились крупнейшие корпорации. Microsoft , United Airlines и ExxonMobil инвестировали в эту область миллиарды долларов. 100 миллионов долларов пообещал выделить Илон Маск. А созданный в конце 2020 года Инновационный фонд ЕС направит на проекты, связанные в том числе с улавливанием и хранением углерода, 1 млрд евро. Сейчас идет конкурс заявок.

Кстати, в шорт-лист уже попали два амбициозных проекта в сфере waste-to-energy — Fortum Oslo Varme в Норвегии и Amager Bakke в Дании. Оба завода по переработке отходов в энергию намерены свести свой углеродный след практически к нулю. И если финансирование будет одобрено, новые установки снизят выбросы CO2 в общей сложности на 900 000 тонн ежегодно. А Копенгаген сделает важнейший шаг к амбициозной цели — стать первой столицей в мире с нулевым выбросом углерода.

По материалам: bbc.com,  , carbonbrief.org

Читать далее
От костра до завода: Как...

Это не значит, что 19 век был золотым для Земли, а сейчас все плохо, если ни сказать ужасно. Все дело в том, что мы потребляем и используем в повседневном быту: раньше это были продукты природного происхождения, которые, если не утилизировались в домашней печи, то попросту перегнивали в почве....

01 Декабря 2017
Что такое гарбология и почему...

Каждая наша публикация — это интересные истории из сферы обращения с отходами, подкрепленные комментариями экспертов и профессионалов. Например, последняя публикация —...

22 Мая 2018
Сортировка по-советски

Уверены, детство многих из вас пришлось на советские времена, с коллекциями марок, дворовым футболом и кружками юных натуристов. А тем, кто родился уже в постсоветской России, наверняка рассказывали...

30 Января 2018
Сообщение