Képzeld el: Egy kapcsolót megnyomnak, és egy szívdobbanás alatt minden folyamat, amely halálos szennyezést lövell az égbe, felvált valami tiszta és fenntartható dologra. Sajnálatos módon a Föld még akkor is lakhatatlanná dőlne, köszönhetően annak a szénnek, amelyet már leraktunk. Ha fajként túl akarjuk élni, akkor az összes szemetet vissza kell húzni a Földre, méghozzá gyorsan. A Direct Air Capture támogatói úgy vélik, hogy ez létfontosságú fegyver e feladat elvégzéséhez; kritikusai szerint annyira nem hatékony, hogy jobb, ha előbb bármi mással próbálkozunk.
Közvetlen légfelvétel
Mission Zero
Leegyszerűsítve, a Direct Air Capture (DAC) a CO2 eltávolításának gyakorlata a légkörből úgy, hogy a levegőt mechanikus vagy vegyi szűrőn keresztül húzza át. A levegőt általában egy DAC rendszeren keresztül szívják át egy vagy több ventilátoron keresztül, míg a szűrést szilárd anyaggal (szorbensként) vagy folyadékkal (oldószerként) végzik. Miután felfogták, hőt vagy elektromosságot alkalmaznak a szűrőanyagon, hogy eltávolítsák a CO2-t, hogy újra felhasználják a szűrőt, és készen álljon a CO2 továbblépésére. Ez az utolsó szakasz, amely gyakran a legenergiaigényesebb, és ezért költséges része a folyamatnak. Tekintettel a levegő mennyiségére, amelyet meg kell tisztítani (az egészet), hogy ez működjön, a DAC-nak a lehető legenergiahatékonyabbnak kell lennie.
Ennek legköltséghatékonyabb módja egy nagy szén-dioxid-kibocsátású folyamat, például egy gyári vagy fosszilis tüzelőanyaggal működő erőmű füstkéményeinek lezárása, hogy megakadályozzák a további CO2-kibocsátást. Ez azonban nem csökkenti a már a légkörben lévő CO2-többletet. Ez az oka annak, hogy egyes tudósok és vállalkozók hajlamosak arra, hogy szabad levegőn játszanak a DAC-telepeken, hogy tisztára súrolják az eget.
A NOAA kifejti, hogy 1960-ban az emberiség évente 11 milliárd tonna szén-dioxidot szivattyúzott a levegőbe. Fél évszázaddal később ez a szám már megközelíti a 40 milliárdot, ezért olyan létfontosságú a kibocsátás-csökkentési munka. De még ha sikerült is minden új kibocsátásunkat nullára csökkentenünk, akkor is foglalkoznunk kell a légkörben megbúvó mintegy 950 gigatonna CO2-kibocsátással. A cikk írásakor a NOAA Mauna Loa-i Globális Monitoring Laboratóriumának adatai szerint a légkör CO2-tartalma 422,38 ppm. A tudományos konszenzus szerint minden 350 ppm feletti szám katasztrofális végzetet jelent az emberiség és általában a bolygó állapota számára.
Idén júniusban az Oxfordi Egyetem publikált egy kutatást, amely szerint ha csak 1,5 fokra akarjuk korlátozni a felmelegedést (ami katasztrofális lenne), az emberiségnek 2050-re évente hét-kilenc milliárd tonna szén-dioxidot kell kivonnia a levegőből. A COP28 nyilatkozat támogatja az aláíró nemzeteket, hogy a szén-dioxid-leválasztási technológiák mögé helyezkedjenek. Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) szerint nincs járható út az éghajlatváltozás megelőzésére, hacsak nem vonnak ki nagy mennyiségű CO2-t a levegőből. Ez a status quo egy ideje: 2017-ben a Jim Hansen professzor vezette prominens tudósok koalíciója azt mondta, hogy elengedhetetlen, hogy az emberiség megkezdje a légköri CO2 tömeges eltávolítását.
Mi a teendő az összes CO2-vel
Miután a DAC kiszívta a levegőből a nem kívánt szenet, el kell helyezni valahova. A British Geological Survey magyarázata szerint az egyik lehetőség az, hogy a CO2-t egyszerűen és megfizethető áron szuperkritikus formává alakítják, amely folyó folyadékként viselkedik. Ezt a folyadékot azután a föld alatt tárolhatjuk, miután porózus kőzetekbe fecskendezték, ahol a régi olajmezők és széntelepek ideális helynek tűnnek. Az olaj- és gázipar valójában ezt a megközelítést használja a meglévő mezők termelésének fokozására, mivel a folyékony CO2 kitölti a teret, és több olajat tol a kitermelési hely felé. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) tájékoztatója azonban a közvetlen levegőelvonásról azt sugallja, hogy a visszanyert légköri CO2-kibocsátás több mint felét le kell kötni.
Nyilvánvalóan, ha több fosszilis tüzelőanyagot nyerünk ki a földből, hogy elégethessük, az nem tesz túl sokat az éghajlaton, és ideális esetben a világ kormányai csak a hatékony szén-dioxid-leválasztásba fektetnének be, hogy megakadályozzák, hogy halálra forrjunk. Az emberiség piaci megoldásokhoz való ragaszkodásának szerencséjére a nem leválasztott CO2 egy részének újrahasznosítása önálló iparággá válhat.
A CO2 a hagyományos belső égésű motorokban szintetikus üzemanyagokká is alakítható. A légi közlekedés a legkézenfekvőbb példa, különösen annak fényében, hogy az akkumulátorok mérete és súlya miatt szinte lehetetlen elektromos jumbo jet megépítése. A visszanyert CO2 felhasználható a szokásos nem tüzelőanyag-termékekhez, beleértve az építőanyagokat is, vegyi és mezőgazdasági termékekben, nem beszélve arról, hogy a szénsavasságot italainkba tesszük.
A Holocene egyike azon sok vállalatnak, amely a szén-dioxid-kitermelést életképes, hosszú távú üzletté kívánja alakítani azáltal, hogy szén-dioxid-eltávolítási krediteket ad el nagyvállalatoknak. Megközelítése az, hogy levegőt húznak át a vízen, amelybe szén-dioxidot megkötő magzatsavat tartalmaznak. A víz és CO2 keveréket ezután guanidinnel kombinálják, ami a CO2-t szilárd anyaggá alakítja, amely könnyen kiszűrhető, lehetővé téve az aminosav víz újrafelhasználását. A szilárd CO2-t ezután alacsony hőmérsékletre melegítik, amely elválasztja a guanidint a gáznemű CO2-tól, felhasználásra vagy megkötésre készen. A holocén úgy véli, hogy az újrafelhasználható oldószer (és az újrafelhasználható vegyszeres kezelés) az alacsony hőmérsékletű hővel kombinálva sokkal költséghatékonyabbá teszi a megközelítést, mint vetélytársaié.
A Mission Zero emellett arra törekszik, hogy alacsony költségű módszert fejlesszen ki nagy mennyiségű CO2 légkörből való beszerzésére. Levegőt szív be a hardverébe, majd vízbázisú oldószert alkalmaz. A keverék kémiai kezelése helyett azonban elektrodialízist és ioncserélő eljárást alkalmaz a folyadék tisztítására és a CO2 kivonására. Innen a folyadék újra felhasználható, a CO2 pedig a föld alá temethető, vagy életképes termékekké alakítható. A vállalat azt állítja, hogy az elektrokémiai eljárása hasonlóan sokkal költség- és energiahatékonyabb, mint sok más, ezen a területen működő vállalat.
Tekintettel a felmerülő kereskedelmi érzékenységre, nem könnyű megérteni, hogy mennyibe kerül a CO2-kivonás a légkörből DAC segítségével szabad levegőn. Attól függően, hogy hol nézzük, ez a szám akár 600 dollár is lehet tonnánként, de egy gyakoribb adat a 300 és 400 dollár között van. Évek óta az a bölcsesség, hogy a DAC-nak el kell érnie a 100 dolláros tonnánkénti költséget, hogy gazdaságilag életképes legyen.
Az év elején egy német klímaközpontú kockázatitőke-cég, az Extantia Capital kutatta a 100 dolláros shibboleth forrását, és a korai DAC-cég, a Carbon Engineering 2018-as papírjára vezette vissza, amikor közzétett egy tanulmányt, amelyben előrevetítette a hosszú távú költségeit. tonnánként 94 dollárra esik. Hirtelen a „kevesebb, mint 100 dollár/tonna” kifejezés lett az a viszonyítási alap, amelyhez az összes többi DAC-társaságot tartottak. De ahogy az Extantia Torben Schreiter is megírta, ez a szám is a 2016-os dollárárhoz volt kötve, tehát nem nőtt az inflációval. 2023-ban a Világgazdasági Fórum kijelentette, hogy a Direct Air Capture költségének „tonnánként 200 dollár alá” kellett csökkennie, mielőtt széles körben alkalmazzák.
Nem számít, hogy környezetvédelmi vagy ipari céljai vannak, tudjuk, hogy a légkörből kivonni kívánt CO2 mennyisége jelentős. Ahhoz, hogy ez életképes legyen, a kitermelés költségeinek jelentős mértékben kell csökkenniük. Érettebb mérőszám az lenne, ha az árazás összhangban van a szén-dioxid, mint árucikk állandóan beáramló költségével, vagy az alá esik.
holocén
„Ezek a DAC-megközelítések egy csomó energiát használnak fel” – mondta Keeton Ross, a Holocene vezérigazgatója. Ross szerint ennek az energiának a költsége tartja a szükségesnél magasabban a Direct Air Capture árát. Úgy véli, hogy a hőalapú rendszerek (mint a holocén) valószínűleg végül győzni fognak, mivel a hő bármennyi megfizethető forrásból származhat. Ezek az állítások, miszerint csökkenteni tudják a DAC költségeit, elég meggyőzőek voltak ahhoz, hogy szeptemberben a Google befektetett a holocénbe, és ígéretet tett arra, hogy a jövőben szén-dioxid-kibocsátási egységeket vásárol belőle.
Dr. Nicholas Chadwick, a Mission Zero vezérigazgatója az Engadgetnek elmondta, hogy cége tonnánként 350 dollár körüli célt tűz ki 2026-ra, de ez a szám „a villamos energia konkrét árától függ”. Úgy véli, hogy ez az ár „lényegesen jobb, mint ami a nyersanyagpiacon elérhető”, így a CO2-ra támaszkodó iparágak számára nem könnyű a Mission Zero vásárlása.
Útlezárások
A Direct Air Capture elleni nyilvánvaló kifogás az, hogy bár sok szén-dioxid van a légkörben, ez még mindig viszonylag kis hányadát teszi ki az egésznek. Hallottam, hogy a folyamatot úgy írták le, mint aranyat az óceánban, és az energiaköltség önmagában a szükséges mértékben megvalósíthatatlanná teszi. 2022-ben az Energiagazdasági és Pénzügyi Elemző Intézet egyenesen azt állította, hogy a folyamat „egyszerűen nem fog működni”. A kifogás része volt az is, hogy használható (és használják is) a fokozott olajkinyerésre, de az is, hogy amikor a DAC-létesítmények üzemelnek és működnek, gyakran sokkal kevésbé hatékonyak a CO2 megkötésében, mint azt eredetileg ígérték.
2023-ban a Bulletin of Atomic Scientists által közzétett cikk felháborodást fejez ki amiatt, hogy az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma 600 millió dollárt fektetett be egy ilyen projektbe. A szerzők szerint az energiaköltségek, amelyek annyi levegő kiszűréséhez szükségesek, hogy a levegőnek mindössze 0,04 százalékát kivonják, jóval meghaladják a kibocsátás csökkentésének egyéb, amúgy is olcsóbb módjait, és a fizika és a kémia terén nem lesz drámai javulás. ami a Direct Air Capture-t drámaian hatékonyabbá teszi. Őszintén azt mondták: “Egyszerűen hülyeség ma olyat építeni, amire 50 évig nem lesz szükségünk, ha valaha is.”
Chadwick szerint a DAC körüli kritikák nagy része a műszaki megvalósíthatóságra irányul, ami szerinte rossz pont. “Rengeteg ipari folyamat van, ahol a termodinamika szörnyű, nézd meg az ammóniát” – mondta -, “évekbe és évekbe telt, amíg a hozam elérte a jelenlegi állapotot.” Az egyébként nem hatékony folyamatokat a „piaci gazdasági kényszer” vezette. “Ha valaki bebizonyítja, hogy képes (Direct Air Capture) tonnánként 200 dollárért, mindezek az érvek elszállnak.”
Chadwick és Ross is a méretarány fontosságáról beszélt a még mindig meglehetősen formálódó iparág felgyorsításában. 2023-ban a Carbon Engineering, az 1PointFive és az Occidental betört a texasi Stratos üzemben, amely várhatóan évi 500 000 tonna CO2-t szív ki a levegőből. Mindketten optimisták azonban abban, hogy az építés alatt álló projektek segítenek majd a mérnököknek megoldani ezeket a kérdéseket. Hosszú-hosszú utat kell megtenni ahhoz, hogy elérjük azt a több milliárd tonnát, amelyről a szakértők úgy vélik, hogy ki kell termelnünk, hogy reménykedjünk a túlélésben.
