Borba za smanjenje emisija gasova staklene bašte je stvarna. Prošle godine, svet je emitovao više od 37 milijardi metričkih tona ugljen-dioksida, postavljajući novi rekord. Kao rezultat toga, isisavanje CO 2 iz atmosfere postaje sve popularnija ideja. Vlade širom sveta oslanjaju se na ovu tehnologiju, nazvanu direktno hvatanje vazduha, kako bi im pomogle da postignu klimatske ciljeve i izbegnu najgore posledice klimatskih promena.
Ali uprkos tome što više desetina objekata za direktno hvatanje vazduha već radi širom sveta, tehnologija se i dalje suočava sa velikim tehnološkim preprekama — uključujući sopstvenu upotrebu visoke energije.
U studiji objavljenoj 1. maja u časopisu ACS Energy Letters, istraživači sa Univerziteta Kolorado Boulder i saradnici otkrili su da bi popularan pristup koji mnogi inženjeri istražuju za smanjenje tih troškova energije u stvarnosti bio neuspešan. Tim, uključujući naučnike iz Nacionalne laboratorije za obnovljivu energiju u Goldenu, Koloradu i Tehnološkom univerzitetu Delft u Holandiji, takođe je predložio alternativni, održiviji dizajn za hvatanje CO 2 i njegovo pretvaranje u goriva.
„U idealnom slučaju, želimo da izbacimo CO 2 iz vazduha i zadržimo ga van vazduha“, rekao je prvi autor Hussain Almajed, dr. student na Odseku za hemijsko-biološko inženjerstvo. „Međutim, deo ovog CO 2 može se reciklirati u korisne proizvode koji sadrže ugljenik, zbog čega su istraživači predložili različite ideje kako to možemo postići. Neke od ovih ideja izgledaju veoma jednostavno i elegantno na papiru, ali istraživači retko proveravaju da li praktični su i ekonomični u industrijskim okruženjima“.
Jedan od najčešćih pristupa direktnog hvatanja vazduha je upotreba vazdušnih kontaktora, u suštini ogromnih ventilatora koji uvlače vazduh u komoru ispunjenu osnovnom tečnošću. CO 2 je kiseo, tako da se prirodno vezuje za rastvor i reaguje sa njim da formira bezopasni karbonat (glavni sastojak betona) ili bikarbonat (sastojak sode bikarbone).
Stratos, jedan od najvećih svetskih objekata za direktno hvatanje vazduha u izgradnji u Teksasu, koristi ovaj pristup.
Jednom kada CO 2 bude zarobljen u rastvorima karbonata ili bikarbonata, inženjeri ga moraju odvojiti od tečnosti kako bi tečnost mogla da se vrati u komoru da uhvati više CO 2.
U međuvremenu, uhvaćeni ugljenik se može pretvoriti u stvari poput plastike, gaziranih pića, pa čak i – uz dalju obradu – goriva za napajanje domova i potencijalno aviona.
Ali postoji kvaka. Da bi oslobodile zarobljeni CO 2, kompanije moraju da zagreju rastvor karbonata i bikarbonata na najmanje 900˚C, temperaturu koju solarna energija i energija vetra ne mogu da postignu. Ovaj korak se obično pokreće sagorevanjem fosilnih goriva kao što su prirodni gas ili čisti metan.
„Ako moramo da oslobodimo CO 2 da bismo uhvatili CO 2 , to pobeđuje celu svrhu hvatanja ugljenika“, rekao je Vilson Smit, profesor na Odseku za hemijsko i biološko inženjerstvo i saradnik Instituta za obnovljive izvore i održivu energiju na CU Boulder.
Istraživači aktivno traže odgovore. Jedna ideja, opšte poznata kao reaktivno hvatanje, je da se primeni električna energija na rastvore karbonata i bikarbonata, razdvajajući CO 2 i osnovnu tečnost u komori. U teoriji, reciklirana tečnost tada može da uhvati više CO2, formirajući sistem zatvorene petlje.
„Reaktivno hvatanje je sada popularna reč u ovoj oblasti, a istraživači su predložili da bi to moglo pomoći u uštedi energije i troškova povezanih sa hvatanjem ugljenika. Ali niko nije zaista procenio da li je to realno u industrijskim uslovima“, rekao je Almajed.
Da bi to uradio, tim je izračunao izlaznu masu i energiju reaktivnih jedinica za hvatanje, na osnovu datih ulaza, da bi razumeo koliko bi ceo sistem dobro delovao. Otkrili su da u industrijskom okruženju električna energija ne bi mogla da regeneriše osnovnu tečnost kako bi ponovo uhvatila više CO 2 iz vazduha.
U stvari, nakon pet ciklusa hvatanja i regeneracije ugljenika, osnovna tečnost je jedva mogla da izvuče CO 2 iz vazduha.
Tim je takođe predložio podešavanje procesa reaktivnog hvatanja dodavanjem koraka koji se zove elektrodijaliza. Proces razdvaja dodatnu vodu na kisele i bazne jone, pomažući da se održi sposobnost osnovne tečnosti da apsorbuje više CO 2 . Elektrodijaliza može da radi na obnovljivu električnu energiju, što je čini potencijalno održivim načinom da se uhvaćeni CO 2 pretvori u korisne proizvode.
Što je još važnije, elektrodijaliza može osloboditi gas CO 2, koji inženjeri mogu koristiti za jačanje betona.
„Za mene pretvaranje CO 2 u kamenje mora da bude jedno od vodećih rešenja da se zadrži van vazduha tokom dužeg vremenskog perioda“, rekao je Smit. Proizvodnja betona je energetski intenzivna i odgovorna je za 8% globalnih emisija ugljenika.
„Ovo rešava više problema sa jednom tehnologijom“, rekao je on.
Prema Međuvladinom panelu za klimatske promene (IPCC), timu naučnika koji su sazvale Ujedinjene nacije, uklanjanje ugljen-dioksida je „potrebno da bi se postigli globalni i nacionalni ciljevi neto nulte emisije CO 2 i gasova staklene bašte“.
Širom sveta radi više od 20 postrojenja za direktno zahvatanje vazduha, a još 130 je trenutno u izgradnji.
Ali Smit naglašava da, iako hvatanje ugljenika može imati svoje mesto, smanjenje emisija je i dalje najkritičniji korak potreban da bi se izbegli najgori ishodi klimatskih promena.
„Zamišljajući Zemlju kao kadu, u kojoj je tekuća voda iz slavine CO2. Kada se puni i postaje neupotrebljiva. Sada imamo dve opcije. Možemo da koristimo malu šolju da izvučemo vodu, šolju po šolju, ili možemo da zatvorimo slavinu“, rekao je Smit.
„Smanjenje emisija gasova staklene bašte mora biti prioritet.“
