Mitmesugust

CO2 sidumine kliimamuutuste mõju leevendamiseks

CO2 sidumine kliimamuutuste mõju leevendamiseks

Süsinikdioksiidi (CO2) püüdmine ja säilitamine, mida nimetatakse ka eraldamiseks, on protsess, mis seisneb ühendi eraldamises tööstuslikest ja energiaallikatest, selle transportimisest kohta, kus see ladustatakse, ja pikas perspektiivis isoleerimisest. Süsinik võib olla seotud kas eel- või järelpõlemisega.

Süsiniku sidumine kui viis kliima soojenemise tagajärgede leevendamiseks on endiselt tehnoloogia, millel on palju vastamata küsimusi, et see oleks majanduslikust kui keskkonna seisukohast elujõuline.

Teadmised kliimamuutuste tagajärgedest, mida inimtegevus tekitab, on viimastel aastatel kiiresti kasvanud. Need teadmised on hoogustanud süsinikdioksiidi heitmete keskkonnale avaldatava tõenäolise mõju leevendamise võimaluste uurimist.

SEOTUD: Teadlased usuvad, et me vajame 2030. aastaks süsinikusisalduse tehnoloogiat

Süsinikdioksiidi kogumine ja säilitamine on kasvuhoonegaaside atmosfääri kontsentratsiooni suurenemise vähendamise või stabiliseerimise meetmete loetelus ühe võimalusena. Muud võimalused hõlmavad kasvu vähenemist, energiatõhususe parandamist, üleminekut vähem süsinikdioksiidimahukatele kütustele, taastuvate energiaallikate kasutamist ja teiste kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamist.

Selle uurimis- ja teabekogumistegevuse näiteks oli valitsustevahelise kliimamuutuste paneeli (IPCC) III töörühma kaheksas istungjärk, mis toimus Montrealis 2005. aasta septembris. See töörühm on IPCC osana vastutav kliimamuutusi käsitleva olemasoleva teabe hindamiseks.

Tema tegevus on suunatud kliimamuutuste leevendamise teaduslikele, tehnilistele, keskkonnaalastele ning majanduslikele ja sotsiaalsetele aspektidele.

Süsiniku sidumisega kaasneb probleemide õiglane osakaal

Selles artiklis püütakse uurida mõningaid probleeme, mis on seotud CO2 kogumise ja säilitamisega. Vastupidiselt sellele, mida tööstus, eriti kivisöetööstus, eeldab, ei saa süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogia kättesaadavust kasutada ettekäändena fossiilkütuste põletamise jätkamiseks.

Tehnoloogia puudused hõlmavad võimetust vanemaid taimi moderniseerida, et võimaldada põlemiseelset püüdmist, mis on palju tõhusam kui põlemisjärgne püüdmine; lekete võimalus hoidlatest; protsessi kõrged energiakulud; ja olemasolevate süsinikdioksiidi kogumise protsesside kõrged kulud.

Vaatamata nendele puudustele esitatakse CO2 kogumine ja säilitamine siiski ühe võimalusena, mis võib aidata vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid. Eeldatakse, et selle kasutamise otstarbekus sõltub tehnilisest küpsusest, kuludest, kogu potentsiaalist, levikust ja tehnoloogia arenguriikidesse üleviimisest, õiguslikest aspektidest ning keskkonnatingimustest.

Selle kasutamine võib sõltuda oluliselt ka avalikust arvamusest ja inimeste soovist oma energia eest rohkem maksta.

Kuid see pole veel kaugeltki kliimaprobleemide lõplik lahendus. Üks süsiniku sidumise küsimus on plaanis säilitada süsinikdioksiid ookeani all. Mõned eksperdid usuvad, et taaskasutatud süsinikdioksiidi saab otse ookeani lasta, sügavamal kui 3500 meetrit 11 482 jalga. Teooria kohaselt süsinikdioksiid tihendub ja langeb ookeani põhja. Ookeani süsinikdioksiidi ladustamine on aga suures osas testimata ja seda on raske testida, ohustamata mereelustiku ohutust.

Teine säilitamisvõimalus, mida nimetatakse geoloogiliseks sekvestreerimiseks, süstib CO2 Maa pinnast madalamatesse kivimitesse. Nendel looduslikel reservuaaridel on kattuvad kivimid, mis moodustavad tihendi, hoides gaasi. Teadlased on ka leidnud, et kui süsinikdioksiidi süstitakse basaltisse, muutub see lõpuks lubjakiviks, muutes CO2 peamiselt kivimiks.

CO2 säilitamiseks kasutatakse juba nafta- ja gaasihoidlaid, kuna need koosnevad poorsete kivimite kihtidest, mis on juba nafta ja gaasi kinni pidanud. Veehoidlates, eriti kasutuses olevates söekaevandustes, eraldunud süsinikku võib aga lõhede kaudu eraldada ja seejärel atmosfääri tagasi siseneda.

Süsiniku sidumise tehnikaid on tegelikult pikka aega kasutatud tööstusprotsesside kõrvalproduktina ning nafta ja gaasi taastamise tõhustamiseks.

Põlemisjärgsel süsiniku sidumisel püütakse CO2 kinni pärast fossiilkütuse põletamist. Kütuste põletamisel tekivad gaasid, sealhulgas CO2, veeaur, vääveldioksiidid ja lämmastikoksiidid. CO2 eraldatakse ja kogutakse nendest gaasidest. Seda protsessi kasutatakse juba maagaasist süsinikdioksiidi eemaldamiseks ja seda saab teha vanemate elektrijaamade moderniseerimise abil, kasutades filtrit gaaside püüdmiseks.

Seda protsessi kasutatakse juba maagaasist süsinikdioksiidi eemaldamiseks ja seda saab teha vanemate elektrijaamade moderniseerimise abil, kasutades gaaside püüdmiseks membraanfiltrit. Need filtrid toimivad lahustina, mis neelab gaasidest süsinikdioksiidi.

Seejärel kuumutatakse filtrit, et eraldada segust veeaur, jättes maha CO2. Põlemisjärgne püüdmine võib takistada kuni 80–90 protsenti elektrijaama süsinikdioksiidi heitkogustest, kuid see on väga energiamahukas protsess, mis nõuab nii palju kui 40 protsenti elektrijaamade koguenergiast.

Põletamiseelsel süsiniku sidumisel jääb CO2 kinni enne fossiilkütuse põletamist. Kütust kuumutatakse esmalt puhta hapniku juuresolekul, et moodustada sünteesigaas, mida nimetatakse ka süngaasiks, mis on vesiniku, süsinikmonooksiidi, CO2 ja väiksema koguse metaani segu.

Seejärel läbib see segu katalüütilise muundamise protsessi, kasutades vee-gaasi reaktsiooni, et saada vesinikust ja süsinikdioksiidist koosnev gaas.

CO2 eemaldamiseks gaasist kasutatakse tavaliselt keemilist lahustit, mida nimetatakse amiiniks. Amiinilahus seondub CO2-ga, muutes segu raskemaks, põhjustades samal ajal vesiniku tõusu mahutisse.

Eraldusprotsess jätab amiini ja CO2 segu põhja, samal ajal kui gaasiline vesinik kogutakse anuma ülaosast ja seda kasutatakse põlemisel kütusena.

Seda lahusti-CO2 segu kuumutatakse edasi, põhjustades CO2 tõusu ja kogutakse kokku surumiseks ja sekvestreerimiseks. Amiinilahus, olles raskem, kogutakse põhja uuesti kasutamiseks.

See protsess haarab palju suurema CO2 kontsentratsiooni kui järelpõlemine ja selle kulud on madalamad, kuid seda ei saa kasutada vanemate elektrijaamadega.

Kallis sekvestreerimine

Praegust tehnoloogiat kasutades on arestimise kulud hinnanguliselt kõikjal 100 dollarit ja 300 dollarit tonni süsinikdioksiidi heitkoguseid, mida välditakse. Lisaks sellele moodustab süsinikdioksiidi sidumine hinnangute kohaselt ainult kolmveerand sekvestreerimise kogukuludest.

Kogumaksumusele tuleb lisada ladustamise, transportimise ja jälgimise kulud. Lisaks võib olemasolevate süsinikdioksiidi sidumise tehnoloogiate lisamine elektrienergia tootmisprotsessile tähendada ajavahemiku vahel suurenevat elektrienergia hinda 2,5 ja 4 senti kWh kohta, sõltuvalt protsessi tüübist.

Peame meeles pidama, et uue kombineeritud tsükliga gaasijaama elektrienergia tootmise praegused kulud on tavaliselt vahemikus 3 ja 5 senti kWh kohta, samas kui see jääb vahemikku 4 ja 5 senti moodsama, superkriitilise söetehase jaoks.

Arengud aastal süsiniku sidumise tehnoloogiad

Samuti katsetatakse muud tüüpi süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogiat. Näiteks Alabamas Huntsville'is asuv idufirma kasutab laevakonteineritel paiknevaid hiiglaslikke ventilaatoreid õhu tõmbamiseks filtrite külge, mis püüavad välisõhust süsinikdioksiidi kinni.

Esialgsetes katsetes püüdsid fännid umbes 4000 tonni igal aastal umbes sama palju kui süsinikdioksiid 870 sõidukit. Projekti juhib Global Thermostat, mis on startup, mis on spetsialiseerunud otsesele õhuhõivele.

Kui seda suurendatakse ja koos tõhusa süsinikdioksiidi ladustamisega, võib õhu otsene kogumine aidata vähendada kliimamuutuste halvimaid mõjusid. Otsest õhu püüdmist töötavad välja ka teised ettevõtted, näiteks Briti Columbias asuv Carbon Engineering.

Mõned kliimauurijad kritiseerisid aga otsest õhuhõivet, väites, et see peab veel tõestama oma mastaapset toimimist ning see on tähelepanu kõrvale juhtimine kasvu piiramise tegelikust lahendusest - andes ettevõtetele ja riikidele ettekäände otsese heitkoguste vähendamise vältimiseks. Teised juhivad tähelepanu sellele, et teatud tüüpi süsinikdioksiidi kogumise tehnoloogiat on endiselt vaja, isegi kui teeme kõik muu võimalik heitkoguste vähendamiseks ja püüdmiseks.

Šveitsi ettevõte Climeworks on lähenenud teistsugusele lähenemisviisile, töötades välja viisid, kuidas püütud ja kokkusurutud CO2 kasutada väetisena kasvuhoonetes põllukultuuride kasvatamiseks.

Firma tahaks jäädvustada 1 protsenti 2025. aastaks ülemaailmsest süsinikdioksiidi heitkogusest

Statistika näitab, et 2019. aastal on registreeritud CO2 kontsentratsioon atmosfääris 415 miljonit osa. See on kõrgeim, mis kunagi varem olnud, mis annab tunnistust selliste arengute pakilisusest.

Lõppsõnad

Kliimamuutused on probleem, mis suureneb iga päevaga. See tähendab, et süsiniku sidumine ja säilitamine võib olla paljutõotav viis aidata mõnda neist probleemidest pikemas perspektiivis leevendada koos muude süsteemsete muudatustega.


Vaata videot: Causes and Effects of Climate Change. National Geographic (Mai 2021).