(РАЗГОВОР) За два столетия сжигания ископаемого топлива в атмосферу было выброшено больше углекислого газа, мощного парникового газа, чем может удалить природа. По мере того, как этот CO2 накапливается, он удерживает избыточное тепло у поверхности Земли, вызывая глобальное потепление. Сейчас в атмосфере так много СО2, что большинство сценариев показывают, что одного прекращения выбросов недостаточно для стабилизации климата — человечеству также придется удалять СО2 из воздуха.
У Министерства энергетики США появилась новая цель — расширить масштабы прямого захвата воздуха — технологии, использующей химические реакции для улавливания CO2 из воздуха. В то время как федеральное финансирование улавливания углерода часто вызывает критику, поскольку некоторые люди видят в нем оправдание для продолжения использования ископаемого топлива, удаление углерода в той или иной форме, вероятно, все еще будет необходимо, как показывают отчеты IPCC. Технология механического удаления углерода находится в стадии разработки и работает в очень небольших масштабах, отчасти потому, что современные методы чрезмерно дороги и энергоемки. Но в этом году проходят испытания новые методы, которые могут помочь снизить спрос на энергию и ее стоимость.
Мы спросили профессора Аризонского государственного университета Клауса Лакнера, пионера в области прямого улавливания воздуха и хранения углерода, о состоянии технологии и о том, куда она движется.
Что такое прямое удаление углерода и почему оно считается необходимым?
Когда я заинтересовался управлением выбросами углерода в начале 1990-х годов, меня побудило наблюдение, что углерод накапливается в окружающей среде. Природе требуются тысячи лет, чтобы удалить этот CO2, и мы находимся на пути к гораздо более высоким концентрациям CO2, намного превышающим все, что когда-либо испытывали люди.
Человечество не может позволить себе увеличивать количество избыточного углерода, плавающего в окружающей среде, поэтому мы должны вернуть его обратно.
Не все выбросы происходят из крупных источников, таких как электростанции или фабрики, где мы можем улавливать CO2 по мере его поступления. Поэтому нам нужно иметь дело с другой половиной выбросов — от автомобилей, самолетов, принятия горячего душа, пока ваша газовая печь выбрасывает CO2. Это означает вытягивание CO2 из воздуха.
Поскольку CO2 быстро смешивается с воздухом, не имеет значения, где в мире удаляется CO2 — удаление имеет тот же эффект. Таким образом, мы можем разместить технологию прямого улавливания воздуха там, где мы планируем использовать или хранить CO2.
Также важен способ хранения. Хранить CO2 всего 60 или 100 лет недостаточно. Если через 100 лет весь этот углерод вернется в окружающую среду, все, что мы сделали, это позаботились о себе, и нашим внукам придется снова это понять. Тем временем потребление энергии в мире растет примерно на 2% в год.
Одна из претензий к прямому захвату воздуха, помимо стоимости, заключается в его энергоемкости. Можно ли уменьшить потребление энергии?
Два основных вида использования энергии при прямом улавливании воздуха — это работающие вентиляторы для всасывания воздуха и затем нагрев для удаления CO2. Существуют способы снижения потребности в энергии для обоих.
Например, мы наткнулись на материал, который притягивает CO2, когда он сухой, и выделяет его, когда он влажный. Мы поняли, что можем подвергнуть этот материал воздействию ветра, и он будет содержать CO2. Затем мы могли бы сделать его мокрым, и он выделял бы CO2 таким образом, который требует гораздо меньше энергии, чем другие системы. Добавление тепла, создаваемого возобновляемой энергией, повышает давление CO2 еще выше, поэтому у нас есть газ CO2, смешанный с водяным паром, из которого мы можем собирать чистый CO2.
Мы можем сэкономить еще больше энергии, если захват будет пассивным — нет необходимости иметь вентиляторы, обдувающие воздух; воздух движется сам по себе.
Моя лаборатория создает для этого метод, называемый механическими деревьями. Это высокие вертикальные колонны дисков, покрытых химической смолой, около 5 футов в диаметре, с дисками на расстоянии около 2 дюймов друг от друга, как стопка пластинок. При прохождении воздуха поверхности дисков поглощают CO2. Примерно через 20 минут диски заполняются и погружаются в бочку внизу. Мы посылаем воду и пар, чтобы выпустить CO2 в закрытую среду, и теперь у нас есть смесь водяного пара и CO2 низкого давления. Мы можем восстановить большую часть тепла, которое пошло на нагрев коробки, поэтому количество энергии, необходимое для нагрева, довольно мало.
Используя влагу, мы можем сократить потребление энергии примерно наполовину, а для остальной части использовать возобновляемые источники энергии. Для этого нужна вода и сухой воздух, так что не везде это будет идеально, но есть и другие методы.
Можно ли безопасно хранить CO2 в течение длительного времени и достаточно ли такого типа хранения?
Есть также огромные подземные резервуары от добычи нефти в Пермском бассейне в Техасе. Имеются крупные соленые водоносные горизонты. В Северном море, в километре ниже дна океана, энергетическая компания Equinor улавливает CO2 на газоперерабатывающем заводе и хранит миллион тонн CO2 в год с 1996 года, избегая норвежского налога на выбросы CO2. Количество подземных хранилищ, где мы можем улавливать минералы, намного больше, чем нам когда-либо понадобится для CO2. Вопрос в том, сколько можно перевести в доказанные запасы.
Мы также можем использовать прямое улавливание воздуха, чтобы замкнуть углеродную петлю — это означает, что CO2 повторно используется, улавливается и снова используется, чтобы не производить больше. Прямо сейчас люди используют углерод из ископаемого топлива для извлечения энергии. Вы можете преобразовать CO2 в синтетическое топливо — бензин, дизельное топливо или керосин — в котором нет нового углерода, смешивая захваченный CO2 с зеленым водородом, полученным с помощью возобновляемых источников энергии. Это топливо можно легко транспортировать по существующим трубопроводам и хранить годами, поэтому вы можете производить тепло и электричество в Бостоне зимней ночью, используя энергию, которая была собрана в виде солнечного света в Западном Техасе прошлым летом. Полный бак «синтоплива» стоит недорого, и он более экономичен, чем батарея.
Министерство энергетики поставило перед собой новую цель: сократить расходы на удаление углекислого газа до 100 долларов США за тонну и быстро увеличить их в течение десяти лет. Что должно произойти, чтобы это стало реальностью?
США потребляют около 7 миллионов тонн CO2 в год в виде торгового CO2 — например, газированные напитки, огнетушители, зернохранилища используют его для контроля над зерновым порошком, который представляет опасность взрыва. Средняя цена 60-150 долларов. Таким образом, ниже 100 долларов у вас есть рынок.
Что вам действительно нужно, так это нормативно-правовая база, которая говорит, что мы требуем убрать CO2, и тогда рынок перейдет от улавливания килотонн CO2 сегодня к улавливанию гигатонн CO2.
Я вижу мир, который отказывается от ископаемого топлива, вероятно, постепенно, но имеет мандат на улавливание и хранение всего CO2 в долгосрочной перспективе.
Большой неизвестностью является то, насколько сильно промышленность и общество будут стремиться стать углеродно-нейтральными. Отрадно видеть, что такие компании, как Microsoft и Stripe, покупают углеродные кредиты и сертификаты для удаления CO2 и готовы платить довольно высокие цены.
bbabo.Net