Τι είναι τελικά η δέσμευση άνθρακα και κατά πόσο είναι αποτελεσματική;

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι το αέριο του θερμοκηπίου που εκπέμπεται με την μεγαλύτερη αφθονία στην ατμόσφαιρα. Γίνεται μεγάλη συζήτηση για το εάν η εφαρμογή τεχνολογιών και τεχνικών καταπολέμησης του άνθρακα όπως αποθήκευση, η δέσμευση και η μετατροπή άνθρακα θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απομάκρυνση του από την ατμόσφαιρα.

Δέσμευση άνθρακα
Η δέσμευση άνθρακα αναφέρεται συνήθως στη διαδικασία απομάκρυνσης του διοξειδίου του άνθρακα από διάφορες πηγές, όπως οι καπνοδόχοι σταθμών ηλεκτροπαραγωγής που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο, καθώς και από τις εγκαταστάσεις παραγωγής.

Η δέσμευση αναφέρεται επίσης στην αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα απευθείας από την ατμόσφαιρα, που ονομάζεται Αφαίρεση διοξειδίου του άνθρακα (CDR) ή Άμεση σύλληψη αέρα (DAC).

Ωστόσο, τα καυσαέρια που βγαίνουν από μια καπνοδόχο από την καμινάδα ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής ή μιας βιομηχανικής εγκατάστασης μεταφέρουν πολύ μεγαλύτερη ποσότητα άνθρακα, σε περίπου 10 έως 15 τοις εκατό διοξείδιο του άνθρακα. Εν τω μεταξύ, η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στη γενική ατμόσφαιρα είναι περίπου 400 έως 450 ppm (μέρη ανά εκατομμύριο), ή περίπου 0,04 τοις εκατό.

«Στην ατμόσφαιρα, έχουμε διοξείδιο του άνθρακα για το οποίο ανησυχούμε ότι είναι σημαντικό από την άποψη ότι επηρεάζει την υπερθέρμανση του πλανήτη. Αλλά είναι πολύ αραιό από την άποψη της σύλληψης», λέει ο Χάρι Ατγουότερ, καθηγητής εφαρμοσμένης φυσικής και επιστήμης υλικών στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. «Έτσι οι άνθρωποι πρέπει να αναπτύξουν έξυπνες μεθόδους για τη σύλληψη και στη συνέχεια τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα ως καθαρή ροή αποβλήτων».

Η σουηδική εταιρεία Climeworks, για παράδειγμα, είναι μια από τις κορυφαίες εταιρείες στον χώρο δέσμευσης άνθρακα. Σε όλη την Ευρώπη, υπάρχουν περισσότερες από δώδεκα εγκαταστάσεις άμεσης δέσμευσης αέρα, χρησιμοποιούν μηχανές που μοιάζουν με ανεμιστήρες για να φιλτράρουν το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και στη συνέχεια να θερμαίνουν τα δεσμευμένα μόρια για να τα αντλήσουν υπόγεια.

Μια άλλη εταιρεία, όπως η Carbon Engineering, ψεκάζει μια βασική χημική ουσία όπως το υδροξείδιο του καλίου για να δεσμεύσει και να αφαιρέσει το διοξείδιο του άνθρακα (το οποίο είναι όξινο) από τον αέρα.

«Υπάρχουν πολλές τεχνολογίες για την απευθείας δέσμευση αέρα που επιδιώκονται. Υπάρχει επίσης δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από τους ωκεανούς», λέει ο Atwater, όπως και το έργο ARPA-E στο οποίο εργάζεται και το οποίο έλαβε χρηματοδότηση από το Υπουργείο Ενέργειας.

Αρκετές εκθέσεις Εθνικών Ακαδημιών δείχνουν ότι οι τεχνολογίες που απομακρύνουν ενεργά το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα πρέπει να θεωρούνται σοβαρά ως μία από τις πολλές λύσεις για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.

«Έγινε πολλή δουλειά για το πώς να διαχωριστεί αυτό το διοξείδιο του άνθρακα από άλλα αέρια», λέει ο Peter Kelemen, καθηγητής Γης και Περιβαλλοντικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Columbia. «Μόλις το αποκτήσεις, φυσικά, πρέπει να το αποθηκεύσεις κάπου».

Δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα
Η αποθήκευση και η δέσμευση είναι “σχεδόν συνώνυμα”, εκτός από το ότι η δέσμευση χρησιμοποιείται όταν η αποθήκευση του διοξειδίου του άνθρακα είναι “ουσιαστικά μόνιμη” μέσω μεθόδων όπως η γεωλογική αποθήκευση. Το Norwegian Sleipner Project στη Βόρεια Θάλασσα, για παράδειγμα, αποθηκεύει πυκνό υγρό διοξειδίου του άνθρακα υπό πίεση σε ένα χώρο πόρων κάτω από τον βυθό της θάλασσας, λέει ο Kelemen.

Ωστόσο, η δέσμευση άνθρακα υπόγεια έχει ένα σημαντικό ελάττωμα – η κύρια αγορά για την τεχνολογία είναι η ενισχυμένη ανάκτηση ορυκτών καυσίμων, σημειώνει η Atwater, όπου οι εταιρείες θέλουν να αντλήσουν διοξείδιο του άνθρακα υπό πίεση σε υπάρχουσες δεξαμενές πετρελαίου και φυσικού αερίου για να αντλήσουν περισσότερα προϊόντα.

Για παράδειγμα, κάποιος από τη βιομηχανία ενισχυμένου fracking μπορεί να υποστηρίξει ότι είναι καθαρά αρνητικός στον άνθρακα επειδή λαμβάνει τεχνικά διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και το εγχέει υπόγεια. «Αλλά φυσικά, αυτό που κάνουν είναι επίσης να ενισχύουν την ανάκτηση του μεθανίου, που είναι αέριο του θερμοκηπίου, και στη συνέχεια του διοξειδίου του άνθρακα», λέει. Επομένως, ένα σημαντικό ερώτημα που πρέπει πάντα να τίθεται είναι εάν η όλη διαδικασία που χρησιμοποιεί μια εταιρεία είναι καθαρά αρνητική σε άνθρακα, θετική ή ουδέτερη.

Η Ισλανδία χρησιμοποιεί μια τεχνολογία συνδυασμού από την Climeworks και την CarbFix όχι μόνο για να συλλαμβάνει το διοξείδιο του άνθρακα και να το αντλεί υπόγεια, αλλά και να το αποθηκεύει μόνιμα με τη μορφή στερεών. Αυτά τα ανθρακούχα ορυκτά, τα οποία είναι ως επί το πλείστον «ανθρακικά» όπως ο ασβεστίτης και ο μαγνησίτης, μπορούν να αποθηκεύσουν το διοξείδιο του άνθρακα για χιλιάδες χρόνια.

«Εάν υπάρχουν ευνοϊκά στρώματα που επιτρέπουν τη μετατροπή του δεσμευμένου διοξειδίου του άνθρακα σε στερεή μορφή, τότε αυτό το καθιστά πολύ πιο σταθερό γεωλογικά και μπορούμε να πούμε ότι απομονώθηκε με ασφάλεια χωρίς ιδιαίτερο φόβο ή ανησυχία ότι θα o εκπέμπονται αμέσως πίσω και πάλι», λέει ο Atwater. «Το CarbFix κατάφερε να κατανοήσει την αντίδραση μεταξύ του εγχυόμενου διοξειδίου του άνθρακα στα ορυκτά στρώματα για να δημιουργήσει σταθερά ανθρακικά άλατα».

Η απλή τοποθέτηση επιπλέον άνθρακα υπόγεια έχει λιγότερο νόημα από τη δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα σε ένα εμπορεύσιμο προϊόν που έχει οικονομική αξία, λέει ο Atwater. Ευτυχώς, πολλές εταιρείες και επιστήμονες έχουν απορρίψει αυτόν τον δρόμο. Πολλοί ερευνητές έχουν σκεφτεί την ενσωμάτωση στερεών μορφών άνθρακα σε οικοδομικά υλικά όπως ο χάλυβας και το τσιμέντο, μια ήδη βαριά βιομηχανία εκπομπών, λέει ο Atwater. «Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε πραγματικά να πάρουμε το διοξείδιο του άνθρακα που εκπέμπεται από όλη την προηγούμενη σύνθεση δομικών υλικών και μετά να το μετατρέψουμε ξανά σε υλικά που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε, όπως σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα και άλλες μορφές πιο καλοήθης αποθηκευμένου άνθρακα», προσθέτει. «Αυτή θα ήταν μια αόριστη μορφή αποθήκευσης».

Σε αντίθεση με την αποθήκευση στερεού άνθρακα, υπάρχει ένας άλλος τύπος λιγότερο απροσδιόριστης μορφής αποθήκευσης άνθρακα: ως καύσιμο.

Τα ορυκτά καύσιμα, όπως η βενζίνη (ένας τύπος υγρού υδρογονάνθρακα), συνδυάζονται με οξυγόνο για να υποστούν μια αντίδραση καύσης στα αυτοκίνητά μας για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Πολλοί επιστήμονες έχουν πειράξει τρόπους για να κινήσουν αυτή την αντίδραση προς τα πίσω, παίρνοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό και μετατρέποντάς το ξανά σε καύσιμο και οξυγόνο.

Η Atwater και το Caltech αποτελούν μέρος της Συμμαχίας Liquid Sunlight που υποστηρίζεται από το Υπουργείο Ενέργειας, στόχος της οποίας είναι να ανακαλύψουν πώς να χρησιμοποιήσετε την ηλιακή ενέργεια για να οδηγήσετε αυτήν την αντίδραση σχηματισμού καυσίμου προς τα πίσω. Ένα μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου θα ήταν η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης καυσίμων για αυτές τις δύσκολες βιομηχανίες όπως η ναυτιλία και η παραγωγή χάλυβα.

«Θα μπορούσε να είναι καύσιμο αεροσκαφών που θα μπορούσατε να ανακυκλώσετε [και μετά] να το επαναχρησιμοποιήσετε σε ένα αεροπλάνο. Έτσι θα είχαμε μηδενικό ισοζύγιο άνθρακα με την έννοια ότι θα εξισορροπούσατε τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε καύσιμο με την καύση του καυσίμου σε διοξείδιο του άνθρακα», λέει ο Atwater. «Αυτός θα ήταν ένας τρόπος παραγωγής ανανεώσιμων καυσίμων αεροσκαφών και αυτό είναι κάτι για το οποίο ενδιαφέρονται πολλές αεροπορικές εταιρείες».

Αυτή η ιδέα είναι ήδη σε εξέλιξη. Μια εταιρεία που εδρεύει στην περιοχή του κόλπου που ονομάζεται Twelve (που πήρε το όνομά της από την ατομική μάζα του άνθρακα στον περιοδικό πίνακα) εργάζεται για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα ξανά σε καύσιμα. Μια γερμανική εταιρεία που ονομάζεται Atmosfair κατασκευάζει επίσης συνθετικό καύσιμο αεριωθουμένων ουδέτερο σε διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζοντας υδρογόνο που παράγεται από ανεμογεννήτριες με δεσμευμένο διοξείδιο του άνθρακα (ο πρώτος πελάτης της είναι η Lufthansa).

Το κόστος του άνθρακα
Τα επόμενα χρόνια, οι ειδικοί πρέπει να σταθμίσουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα ορισμένων από τις επιλογές που έχουμε για τον καθαρισμό του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.

Ακόμη και οι παραδοσιακές μέθοδοι όπως η φύτευση δασών και η δημιουργία φυσικής βιομάζας για την αποθήκευση άνθρακα μπορεί να είναι δύσκολο να εφαρμοστούν και να διατηρηθούν. «Η αναδάσωση και η παραγωγή βιοκαυσίμων είναι προβληματικές γιατί ανταγωνίζονται την παραγωγή τροφίμων για καλλιεργήσιμη γη».

Για να διατηρηθεί μια μεγάλη δεξαμενή άνθρακα με βάση το δάσος, τα φυτά θα πρέπει να συλλέγονται συνεχώς και να προστατεύονται από τη φθορά.

Εν τω μεταξύ, ένα τεράστιο ζήτημα για την τεχνολογία δέσμευσης και δέσμευσης άνθρακα είναι η τιμή. «Αν πρόκειται απλώς να δεσμεύσετε άνθρακα, απαιτείται από τους πολίτες και τους ηγέτες των προηγμένων βιομηχανικών κοινωνιών να συμφωνήσουν να φορολογήσουν βασικά τον εαυτό τους για να αναλάβουν το κόστος αποθήκευσης αυτού του άνθρακα», λέει ο Atwater. «Δεν υπάρχει παγκοσμίως συμφωνημένη τιμή άνθρακα ανά τόνο αυτή τη στιγμή, κάτι που είναι ένα από τα προβλήματα».

Ενώ οι αγορές πίστωσης άνθρακα αναδύονται σε ολόκληρο τον εταιρικό τομέα, αυτή τη στιγμή, υπάρχει ένα χάσμα μεταξύ ζήτησης και χωρητικότητας για μεθοδολογίες αποθήκευσης. «Απλώς δεν έχουμε αρκετές τεχνολογίες για να καλύψουμε τη ζήτηση. Είμαστε σε μια περίεργη στιγμή», λέει ο Atwater. «Υπάρχουν κυριολεκτικά γιγατόνοι ζήτησης για πιστώσεις άνθρακα και υπάρχουν μόνο κιλοτόνοι χωρητικότητας».

Αυτές οι τεχνικές μερικές φορές καλύπτονται από διαμάχες—δηλαδή επειδή πολλοί υποστηρίζουν ότι η σύλληψη και η αποθήκευση αφήνει τις εταιρείες ορυκτών καυσίμων να ξεφύγουν για τα γιγάντια ίχνη άνθρακα τους. Ο Atwater λέει ότι «για να φτάσουμε στην κατάστασή μας για βιώσιμο επίπεδο άνθρακα στην ατμόσφαιρα κάτω από τα σημερινά μας επίπεδα και πίσω στα προβιομηχανικά επίπεδα, θα χρειαστεί να απελευθερώσουμε τον άνθρακα και να ηλεκτρίσουμε ό,τι μπορούμε». Αλλά για τις βιομηχανίες που είναι «σχεδόν αδύνατο να απανθρακωθούν», η αποθήκευση ανοίγει μια ευκαιρία να αξιοποιηθούν αυτές οι εκπομπές.

Εν ολίγης η δέσμευση άνθρακα είναι μια καινοτομία που θα μπορούσε να βοηθήσει στην κλιματική αλλαγή αλλά θα πρέπει να συνυπολογιστούν όλες οι παράμετροι όπως η αποθήκευση και η κατανάλωση ενέργειας, ώστε να είναι αποδοτική.

Σας άρεσε το άρθρο; Μοιραστείτε το!

Source

Founder-Chief Editor | Environmental Scientist, MSc
Close
EnglishGreekSpanish