Nếu chỉ có nó là dễ dàng. Olivier Le Moal / Shutterstock

Theo một LHQ lớn gần đây báo cáo, nếu muốn hạn chế mức tăng nhiệt độ ở mức 1.5 °C và ngăn chặn những tác động thảm khốc nhất của biến đổi khí hậu, chúng ta cần giảm lượng CO2050 toàn cầu? lượng khí thải xuống mức XNUMX vào năm XNUMX. Điều này có nghĩa là nhanh chóng loại bỏ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch - nhưng để hỗ trợ quá trình chuyển đổi đó và bù đắp cho những khu vực hiện không có chất thay thế cho chất đốt dễ cháy, chúng ta cần tích cực loại bỏ CO? từ khí quyển. Trồng cây và tái hoang dã là một phần lớn về giải pháp này, nhưng chúng tôi rất có thể sẽ cần hỗ trợ công nghệ hơn nữa nếu chúng tôi muốn ngăn chặn sự cố khí hậu.

Vậy khi có tin tức gần đây cho biết công ty Carbon Engineering của Canada đã khai thác một số chất hóa học nổi tiếng để thu giữ CO? từ khí quyển với chi phí chưa đến 100 USD/tấn, nhiều nguồn truyền thông ca ngợi cột mốc quan trọng này là một viên đạn ma thuật. Thật không may, bức tranh lớn không đơn giản như vậy. Thực sự việc chuyển sự cân bằng từ nguồn carbon sang bể chứa carbon là một công việc tế nhị và quan điểm của chúng tôi là chi phí năng lượng liên quan và khả năng sử dụng CO thu được ở hạ nguồn? có nghĩa là “viên đạn” của Carbon Engineering không có gì khác ngoài phép thuật.

Cho CO đó? chỉ chiếm 0.04% số phân tử trong không khí của chúng ta, việc thu giữ nó có vẻ giống như một kỳ quan công nghệ. Nhưng các nhà hóa học đã thực hiện điều đó ở quy mô nhỏ từ thế kỷ 18, và nó thậm chí có thể được thực hiện – mặc dù không hiệu quả – với nguồn cung cấp từ cửa hàng phần cứng địa phương.

Là học sinh hóa học THCS sẽ biết CO? phản ứng với nước vôi (dung dịch canxi hydroxit) tạo thành canxi cacbonat không tan có màu trắng sữa. Các hydroxit khác thu được CO? theo cùng một cách. Liti hydroxit là cơ sở của CO? chất hấp thụ đã giúp các phi hành gia trên tàu Apollo 13 sống sót và kali hydroxit thu giữ được CO? hiệu quả đến mức nó có thể được sử dụng để đo hàm lượng cacbon trong một chất cháy. Thiết bị từ thế kỷ 19 được sử dụng trong quy trình sau này vẫn còn in trên logo của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

Thật không may, đây không còn là vấn đề quy mô nhỏ nữa – giờ đây chúng ta cần thu giữ hàng tỷ tấn CO2 một cách nhanh chóng.

Kỹ thuật tốt nhất của Carbon Engineering là hóa học hydroxit. Tại nhà máy thí điểm ở British Columbia, không khí được hút vào bởi những chiếc quạt lớn và tiếp xúc với kali hydroxit, với CO nào? phản ứng tạo thành kali cacbonat hòa tan. Dung dịch này sau đó được kết hợp với canxi hydroxit, tạo ra canxi cacbonat rắn và dễ tách, cùng với dung dịch kali hydroxit, có thể tái sử dụng.

Canxi cacbonat có thể được sử dụng làm phân bón đất. Ánh trăng Bắc Âu / Shutterstock

Phần này của quá trình tiêu tốn tương đối ít năng lượng và sản phẩm của nó chủ yếu là đá vôi – nhưng việc tạo ra hàng núi canxi cacbonat không giải quyết được vấn đề của chúng tôi. Mặc dù canxi cacbonat được sử dụng trong nông nghiệp và xây dựng nhưng quá trình này sẽ quá tốn kém nếu sử dụng như một nguồn thương mại. Đây cũng không phải là một lựa chọn thực tế để lưu trữ carbon do chính phủ tài trợ do cần phải có một lượng lớn canxi hydroxit. Để khả thi, việc thu khí trực tiếp có cần tạo ra khí CO đậm đặc? là sản phẩm của nó, có thể được lưu trữ hoặc đưa vào sử dụng một cách an toàn.

Như vậy, canxi cacbonat rắn được đun nóng đến 900°C để thu hồi CO tinh khiết?. Bước cuối cùng này đòi hỏi một lượng năng lượng khổng lồ. Trong nhà máy đốt khí tự nhiên của Carbon Engineering, toàn bộ chu trình tạo ra nửa tấn CO? cho mỗi tấn thu được từ trên không. Nhà máy có thu được lượng COXNUMX bổ sung này không?, và tất nhiên có thể được cung cấp năng lượng bằng năng lượng tái tạo để cân bằng carbon lành mạnh hơn - nhưng vấn đề phải làm gì với toàn bộ lượng khí thu được vẫn còn đó.

Công ty khởi nghiệp Climeworks của Thụy Sĩ đang sử dụng lượng CO thu được tương tự? ĐẾN hỗ trợ quang hợp và cải thiện năng suất cây trồng trong các nhà kính gần đó, nhưng giá cả vẫn chưa có tính cạnh tranh. CO? có thể được tìm nguồn ở nơi khác với giá chỉ bằng 100/XNUMX lợi nhuận XNUMX USD của Carbon Engineering. Ngoài ra còn có nhiều cách rẻ hơn để chính phủ bù đắp lượng khí thải: việc thu giữ CO dễ dàng hơn nhiều? tại nguồn phát thải, nơi có nồng độ cao hơn nhiều. Vì vậy, công nghệ này có thể chủ yếu thu hút sự quan tâm của các ngành công nghiệp phát thải cao có thể được hưởng lợi từ CO? với thông tin xác thực xanh.

Ví dụ, một trong những nhà đầu tư quan trọng trong công nghệ nắm bắt của Carbon Engineering là Công ty dầu khí ngẫu nhiên, một người dùng chính của Tăng cường phục hồi dầu phương pháp. Trong một phương pháp như vậy, CO? được bơm vào giếng dầu để tăng lượng dầu thô có thể thu hồi được nhờ tăng áp suất giếng và/hoặc cải thiện đặc tính dòng chảy của chính dầu. Tuy nhiên, bao gồm cả chi phí năng lượng để vận chuyển và tinh chế lượng dầu dư thừa này, việc sử dụng công nghệ theo cách này có thể sẽ làm tăng lượng khí thải ròng chứ không làm giảm chúng.

Một chìa khóa khác nói về hoạt động của Carbon Engineering là Air To Nhiên liệu Công nghệ chứa CO nào? được chuyển thành nhiên liệu lỏng dễ cháy, sẵn sàng để đốt cháy trở lại. Về mặt lý thuyết, điều này mang lại một chu trình nhiên liệu trung hòa carbon, với điều kiện là mỗi bước của quy trình đều được cung cấp năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, ngay cả việc sử dụng này vẫn còn kém xa so với công nghệ phát thải âm.

Khung hữu cơ kim loại là chất rắn xốp có khả năng thu giữ CO2?.

{vembed Y = m91P-R3kxOs}

Có những lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn ở phía chân trời. Khung hữu cơ kim loại là chất rắn giống như bọt biển có thể nén lượng CO tương đương? diện tích bề mặt của một sân bóng đá vào kích thước của một viên đường. Sử dụng những bề mặt này cho CO? Việc thu hồi đòi hỏi ít năng lượng hơn nhiều - và các công ty đã bắt đầu khám phá tiềm năng thương mại của mình. Tuy nhiên, sản xuất quy mô lớn vẫn chưa được hoàn thiện và người ta đặt câu hỏi về tính ổn định lâu dài của chúng đối với lượng CO2 bền vững? nắm bắt các dự án có nghĩa là chi phí cao của họ vẫn chưa xứng đáng.

Với rất ít khả năng các công nghệ vẫn còn trong phòng thí nghiệm sẽ sẵn sàng để thu được ở quy mô gigatonne trong thập kỷ tới, các phương pháp được Carbon Engineering và Climeworks sử dụng là phương pháp tốt nhất mà chúng tôi hiện có. Nhưng điều quan trọng cần nhớ là chúng không hề hoàn hảo. Chúng ta sẽ cần chuyển sang các phương pháp CO hiệu quả hơn? nắm bắt ngay khi chúng tôi có thể. Là người sáng lập của Carbon Engineering, David Keith chỉ ra, các công nghệ loại bỏ carbon được các nhà hoạch định chính sách áp đảo, và đã nhận được tài trợ nghiên cứu rất ít.

Tổng quát hơn, chúng ta phải chống lại sự cám dỗ để xem việc bắt không khí trực tiếp như một viên đạn ma thuật giúp chúng ta khỏi phải giải quyết chứng nghiện carbon. Giảm hoặc vô hiệu hóa gánh nặng carbon trong vòng đời của nhiên liệu hydrocarbon có thể là một bước tiến tới các công nghệ phát thải âm. Nhưng nó chỉ là - một bước. Sau khi ở phía sai của sổ cái carbon quá lâu, đã đến lúc để nhìn xa hơn chỉ là hòa vốn.

Giới thiệu về Tác giả

Chris Hawes, Giảng viên Hóa học vô cơ, Đại học Keele

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon