Как химия делает возможным удаление углекислого газа

Электростанции, которые вырабатывают электроэнергию за счет сжигания ископаемого топлива, являются важным фактором, способствующим увеличению содержания углекислого газа в атмосфере.

За последние пару сотен лет количество углекислого газа в нашей атмосфере резко возросло. Ученые предсказывают, что если мы не удалим хотя бы часть его, будет еще больше аномальной жары, лесных пожаров, ураганов и других климатических бедствий. В этом эпизоде видеосериала Американского химического общества «Реакции» рассказывается, как люди используют химию, чтобы это произошло.

Что, если я скажу вам, что химики прямо сейчас работают над чем-то, что может стать такой же крупной отраслью, как Интернет, и столь же прибыльной через 50 лет?

Финансирование спасения атмосферы

Илон Маск предлагает 100 миллионов долларов, крупнейший поощрительный приз за всю историю, тому, кто сможет придумать успешный метод удаления углерода. А сто миллионов баксов — ничто по сравнению с тем, чем станет эта индустрия через 50 лет.

XPRIZE Carbon Removal направлен на борьбу с самой большой угрозой, стоящей перед человечеством, — борьбой с изменением климата и восстановлением баланса углеродного цикла Земли. Этот конкурс на 100 миллионов долларов, финансируемый Илоном Маском и Фондом Маска, является крупнейшим поощрительным призом в истории, выдающейся вехой».

Почему? Потому что это должно работать. Каждый климатический прогноз основан на том, что мы удаляем часть CO 2 из нашей атмосферы, чтобы избежать.

Итак, Илон, вот мой план. Деревья. Давайте просто посадим кучу деревьев. Честно говоря, почему никто не подумал об этом раньше?

Ладно, посчитаем. Скажем, мы хотим вернуться во времена до промышленной революции, в середине 17 века, когда концентрация CO 2 в нашей атмосфере была намного, намного ниже.

Это 1,2 триллиона тонн CO 2, от которых нужно избавиться.

Таким образом, нам потребуется 60 триллионов деревьев только для того, чтобы вернуться к уровню углекислого газа доиндустриальной революции. Это много посадок. Кроме того, для роста деревьев требуется время, не говоря уже о том, что эскалация лесных пожаров, которую мы наблюдаем, означает, что больше деревьев горит чаще. И когда они горят, они выделяют CO 2 .

Итак, нам может понадобиться что-то более эффективное, чем деревья.

Что, если я пойду прямо к источнику, к местам, которые выделяют много CO 2 , например, к электростанциям?

Хорошо. Люди уже думали об этом. Это называется улавливанием и хранением углерода или CCS. Нет, нет, нет, нет, нет, нет. СС С.

Установки CCS

У нас есть установки CCS по всему миру, в том числе в США. Самый популярный метод улавливания CO 2 из выхлопных газов — аминовая очистка. Таким образом, вы пропускаете выхлоп через колонку, заполненную щелочным раствором амина, соединения в этом растворе связываются с CO 2 , вытягивая его из выхлопа так, что он не может выйти в атмосферу.

Затем вы должны выпустить CO 2 из раствора амина, чтобы вы могли его сохранить, что означает нагревание раствора для разрыва этих связей, а затем сжатие высвобожденного CO 2.

Это, конечно, требует энергии, что означает сжигание ископаемого топлива и выделение CO 2. Так что это не идеально, но все же предотвращает попадание большого количества CO 2 в нашу атмосферу.

Существующие установки CCS улавливают и хранят десятки миллионов тонн CO 2 каждый год, но мы по-прежнему ежегодно выбрасываем около 40 миллиардов тонн CO 2. Таким образом, нам нужно намного больше этих установок CCS, чтобы помочь сократить наши выбросы, но нам также нужно удалить CO 2, который уже находится в атмосфере.

Независимо от того, насколько хорош CCS, он не поможет с CO2, который уже там. Вот где происходит удаление углекислого газа.

Удаление углекислого газа или CDR означает удаление CO 2 из атмосферы. Его часто путают с улавливанием и хранением углерода или CCS, но это не одно и то же.

УХУ предназначено для предотвращения выброса углекислого газа из определенного источника, такого как выбросы из дымовой трубы. CDR — это фильтрация всей атмосферы нашей планеты. Это намного сложнее, поэтому наш приятель Илон предлагает 100 миллионов долларов тому, кто решит эту головоломку.

Почему это так сложно? Что ж, CO 2 — это очень небольшой процент молекул, которые вы найдете в нашей атмосфере. Допустим, у вас есть гигантский вентилятор, который может всасывать 10 000 тонн воздуха в минуту, из этих 10 000 тонн только шесть составляют CO 2.

Вам нужно пробраться через 10 000 тонн воздуха только для того, чтобы вытащить шесть.

Таким образом, если вы хотите удалить из атмосферы 1,2 триллиона тонн CO 2, чтобы вернуться к доиндустриальным уровням, вам придется преодолеть примерно два квадриллиона тонн атмосферы.

Это почти половина всей нашей атмосферы. И это при условии, что ваш метод улавливания углерода эффективен на 100%.

Кроме того, на Земле существует естественный углеродный цикл, при котором океаны и суша постоянно выделяют CO 2. Так что, если бы нам каким-то образом удалось удалить 1,2 триллиона тонн CO 2 из атмосферы за одну ночь, это изменение уровня CO 2 в атмосфере на самом деле вытянуло бы много углекислого газа из океанов и суши для поддержания равновесия.

Так что же делают люди, которые пытаются выиграть приз в сто миллионов долларов?

Я позвонил некоторым людям, чтобы увидеть. Можете ли вы дать мне более подробную информацию о том, как это работает? Нет, нет, нет, нет, нет, нет. Я не собираюсь воровать это. Я просто выложу это на YouTube. Привет?

Хотя я точно не знаю, что люди делают, чтобы выиграть этот призовой фонд, существуют некоторые технологии и предлагаемые способы извлечения углекислого газа из атмосферы, которые уже существуют, например, восстановление и поддержание синего углерода, прибрежных морских экосистем, таких как мангровые заросли и приливы. болота и морские травы, которые вытягивают много CO 2 из атмосферы, или размещение в наших океанах скопления водорослей, которые будут поглощать CO 2 на поверхности, а затем падать на дно океана, унося с собой CO 2 .

Я наткнулся на компанию, которая использует вентиляторы для подачи воздуха в коллектор, где CO 2 собирается на фильтре, сделанном из аминов, поддерживаемых целлюлозными волокнами.

Так что есть много способов собрать углекислый газ, но что тогда с ним делать? Где вы его храните?

• Улавливать углерод непросто, но хранить его гораздо сложнее. Закачка углекислого газа под землю является довольно популярным подходом, но иногда он используется для добычи большего количества нефти и газа, что в конечном итоге означает выброс CO 2 в атмосферу.
• Есть также некоторые опасения по поводу общественной безопасности в связи с утечкой и даже сейсмической активностью.
• Другой вариант — копать скалистые образования глубоко в океане и закачивать туда сжатый CO 2, где он растворяется в соленой воде и попадает в минералы и камни.

Безопасное хранение CO 2

Успешное хранение CO 2 глубоко в океане или под землей зависит не только от того, куда вы его поместите, но и от того, как вы его там удержите. Вы должны предотвратить утечку CO 2 обратно, и вы должны удерживать его там на протяжении столетий.

На самом деле есть новое предложение создать устройство, которое могло бы преобразовывать CO 2 в морской воде в карбонатные минералы, такие как кальцит, а затем отфильтровывать их и концентрировать в более крупные твердые вещества.

По-настоящему интересным в этом предложении является то, что оно фактически выполняет удаление и хранение углекислого газа в одном процессе и имеет относительно низкие затраты энергии.

Мы могли бы сделать целое видео о химии, стоящей за этой идеей, но пока, если вам интересно узнать больше, мы помещаем ссылку на статью в описание этого видео.

И, конечно же, это всего лишь предложение. Нет, на самом деле одно из этих устройств уже построено. Так что, может быть, я возьмусь за это, чтобы получить эти сладкие, сладкие деньги CDR.

Источник

Метки: углекислый газ