Многочисленные технологии извлекают CO2 из атмосферы, и новые компании выходят на поле.
В конце тихой гравийной дороги в Сквамише, Британская Колумбия, на участке земли, которому суждено стать приморским жилым комплексом, находится небольшой промышленный объект. Там есть сарай размером с сарай, несколько баков и труб, а в центре жужжит гигантский вентилятор. Выглядит как вполне обычная фабрика.
Но в то время как фабрики обычно производят выбросы парниковых газов, единственная цель этого - поглотить их.
Компания Carbon Engineering из Калгари, стоящая за пилотным проектом, является одной из немногих компаний по всему миру, работающих над разработкой технологий «улавливания воздуха» для удаления углекислого газа из атмосферы, нагревающего планету. Эти компании стремятся очистить наш отработанный углерод и помочь охладить планету, дополняя усилия по сокращению выбросов и повышению энергоэффективности.
«Если мы хотим стабильного климата, мы должны сократить выбросы до нуля или почти до нуля», - сказал Джефф Холмс, менеджер по развитию бизнеса компании Carbon Engineering. «И есть много [выбросов], которые слишком дорого или сложно сократить». В то время как многие фабрики и электростанции могут быть легко преобразованы для работы на возобновляемых источниках энергии или могут улавливать собственные выбросы CO2 и захоранивать их, ожидается, что некоторые технологии, такие как самолеты, будут продолжать сжигать углеводороды в течение длительного времени..
Трудно улавливать эти рассеянные выбросы у источника, «поэтому возможность улавливать CO2 из воздуха кажется хорошей частью картины», - сказал Холмс.
Никто не станет спорить с тем, что улавливание воздуха является панацеей, включая основателя и исполнительного председателя Carbon Engineering, инженера Гарвардского университета Дэвида Кейта. На самом деле технология не может поглотить около 36 миллиардов тонн CO2, которые мы выбрасываем каждый год, и она не справится с другими парниковыми газами, такими как метан. Даже масштабирование до 1 миллиарда тонн улавливаемого CO2 в год было бы огромной задачей, равно как и поиск мест для размещения всего этого углерода.
Хотя в ближайшее время никто не представляет себе пейзаж, усеянный огромными заводами с отрицательными выбросами, многие сегодня видят нишевый рынок для заводов, которые могут высасывать CO2 из неба и использовать его с пользой. До тех пор, пока его закапывание не станет более экономически целесообразным, варианты заключаются в том, чтобы добавлять углерод в газированные напитки, теплицы, пластик, бетон или синтетическое топливо..
Сегодня существуют пилотные проекты, направленные на устранение технических и экономических барьеров на пути к полномасштабному развертыванию. И у них есть твердые покровители: Carbon Engineering в значительной степени финансируется соучредителем Microsoft Биллом Гейтсом.
Если Carbon Engineering добьется своего, полноразмерная версия завода Squamish будет поглощать 1 миллион тонн CO2 в год в не столь отдаленном будущем. Тысяча таких заводов сможет извлекать почти 3 процента нынешних выбросов планеты.
Улавливание воздуха «не так уж далеко от того, чтобы стать действительно большой частью климатической головоломки», по словам Ноа Дейча, исполнительного директора и основателя нового некоммерческого Центра по удалению углерода, основанного аналитическим центром. в Калифорнийском университете в Беркли.
Идея захвата воздуха существует уже несколько десятилетий; хорошо известны различные химические реакции, которые могут поглощать СО2 из воздуха и выбрасывать его обратно в виде концентрированного потока газообразного СО2. Но разработка полноразмерной фабрики и ее эксплуатация до недавнего времени казались непомерно дорогими.
Анализ, проведенный в Nature Communications в августе, пришел к выводу, что стратегии «отрицательных выбросов» того или иного рода, включая посадку деревьев или превращение сельскохозяйственных отходов в древесный уголь, который упаковывает углерод в почву, будут необходимы, чтобы удерживать потепление планеты ниже 2 градуса Цельсия. По сценарию исследователей, наряду с традиционными методами смягчения последствий, мир должен будет поглощать от 1,8 до 40 миллиардов тонн CO2 каждый год и блокировать его. Это потенциально делает удаление двуокиси углерода такой же крупной отраслью будущего, как и все, что мы делаем сейчас, выбрасывая CO2.
Сквомиш, расположенный примерно в часе езды к северу от Ванкувера, может показаться странным местом для борьбы с загрязнением воздуха: это одна из столиц экстремальных видов спорта в Канаде, и воздух чистый. Но в этом суть улавливания воздуха: вам не нужно удалять углерод из дымовой трубы; вы можете получить его откуда угодно.
Схема Carbon Engineering основана на чрезвычайно простой химии. Вентиляторы компании всасывают воздух в сетку, наполненную тонкой струйкой гидроксида калия, превращая углекислый газ в раствор. Он прокачивается через резервуар, наполненный крошечными, похожими на песок шариками извести, где CO2 затвердевает, превращаясь в известняковое покрытие.
На этом можно было бы остановиться и просто закопать шарики известняка, но необходимость постоянно покупать известь делала бы эту операцию чрезвычайно дорогой. Вместо этого компания регенерирует необходимые материалы, сжигая известняк в печи при температуре 900 градусов по Цельсию. Это возвращает большую часть известкового песка и высвобождает CO2 в виде чистого газа, который можно использовать. Энергия, которую использует компания, в основном вырабатывается гидроэлектростанциями.
Экспериментальная установка в Сквамише настроена только на поглощение 1 тонны CO2 в день. И на данный момент операторы завода даже не заботятся об этом; они просто выпускают его обратно в воздух. «Поймал и отпусти», - сказал Холмс, смеясь. Смысл этого первого завода в том, чтобы позволить инженерам устранять ошибки, возиться со скоростью потока, концентрацией и размером гранул для оптимизации процесса и получать данные, показывающие, что он может быть эффективным и экономичным.
«Мы всегда знали, что это будет утомительно; это капиталоемкая технология, а не приложение», - сказал Холмс. «Но, с другой стороны, нет никаких препятствий для научных выставок. Поэтому мы сказали: «Давайте засучим рукава и займемся инженерией». На данный момент компания привлекла около 16 миллионов долларов, две трети от частных доноров, включая Гейтса, и большую часть остатка за счет государственных грантов.
У Sunfire есть небольшой завод, который превращает CO2 и воду в дизельное топливо с использованием возобновляемых источников энергии, производя топливо, которое, по их словам, лишь немного дороже, чем разновидность ископаемого топлива.
Carbon Engineering планирует на ближайшие несколько лет превратить свой углекислый газ в синтетическое топливо с целью обеспечения достаточного количества автобусов в небольшом поселке Сквамиш с населением 17 000 человек. Производство топлива из CO2 тоже недешево, но можно. В партнерстве с производителем автомобилей Audi немецкая компания Sunfire имеет небольшой завод, который превращает CO2 и воду в дизельное топливо с использованием возобновляемых источников энергии, производя топливо, которое, по их словам, лишь немного дороже, чем разновидность ископаемого топлива.
Создание топлива с использованием CO2 фактически сделает усилия компании углеродно-нейтральными, а не углеродно-отрицательными. Но Холмс утверждает, что производство топлива с нулевым содержанием углерода из воздуха может быть проще для планеты, чем, например, наращивание сельскохозяйственного производства для производства биотоплива.
Несколько других компаний добились аналогичных успехов, хотя на данный момент они тоже извлекают небольшое количество углерода из воздуха. Цюрихская компания Climeworks объявила в октябре, что к середине 2016 года построит свой первый коммерческий завод, который будет поставлять 900 тонн CO2 в год в местную теплицу, чтобы стимулировать рост растений.
Climeworks занимается производством экологически чистого углекислого газа для таких целей, как газирование напитков или производство синтетического топлива.
Система Climeworks отличается: они разработали новый материал, который поглощает CO2 на своей поверхности, а затем высвобождает его при нагревании примерно до 100 градусов C, чтобы он мог снова и снова поглощать больше CO2. На данный момент Climeworks сосредоточена на производстве экологически чистого углекислого газа для таких целей, как газирование напитков или производство синтетического топлива.
Тем временем компания Global Thermostat, расположенная в Нью-Йорке, с 2010 года запустила пилотную установку в Менло-Парке, штат Калифорния; второй был запущен в 2013 году. Компания использует амины для поглощения углекислого газа - как из воздуха, так и из более концентрированного источника дымовых газов электростанций - и затем высвобождает его, используя отработанное тепло электростанций или промышленности. Имеющиеся в продаже блоки Global Thermostat могут улавливать до 10 000 тонн CO2 в год, а несколько блоков можно прикрепить к электростанциям, чтобы улавливать больше CO2, чем они выделяют. Компания заявляет, что может улавливать CO2 менее чем за 25 долларов за тонну (по сравнению с оценками Carbon Engineering и Climeworks в 100 долларов за тонну), что делает ее процесс конкурентоспособным по сравнению с другими источниками, производящими CO2 в коммерческих целях.
Все трое включены в шорт-лист конкурса Virgin Earth Challenge, приза в размере 25 миллионов долларов, предложенного авиапредпринимателем Ричардом Брэнсоном и бывшим вице-президентом США Элом Гором любому, кто сможет продемонстрировать экономическую целесообразность удаления нескольких миллиардов тонн CO2 из воздуха ежегодно в течение 10 лет. Как и многие подобные призы, он пока невостребован, что свидетельствует о том, насколько трудно сделать это на коммерческой основе. Аналогичный приз - Carbon X, объявленный в сентябре, - предлагает 20 миллионов долларов тому, кто сможет показать, как углеродные отходы превращаются во что-то коммерчески жизнеспособное.
Один из первопроходцев в этой области - Клаус Лакнер, основавший компанию Global Research Technologies для реализации своей идеи «искусственных деревьев» для улавливания воздуха - перенес свое видение в более академическую среду: новый Центр негативных Выбросы углерода в Университете штата Аризона.
В долгосрочной перспективе Carbon Engineering и другие компании, подобные ей, надеются, что мир установит цену на выбросы углерода, что сделает финансово выгодным для компаний избавление от CO2. До тех пор самый крупный и наиболее зрелый рынок CO2, по иронии судьбы, состоит в том, чтобы закачивать его обратно в нефтяные скважины, чтобы помочь вытолкнуть остатки нефти. Возникли и другие компании, пытающиеся создать более экологичные варианты использования улавливаемого в воздухе CO2. Калифорнийская компания Newlight Technologies, например, производит пластик AirCarbon из воздуха и выбросов метана. Компания Solidia из Нью-Джерси разработала цемент, который потребляет CO2 при затвердевании.
Улавливание углерода сейчас находится примерно на том же этапе, что и солнечные панели в 1980-х годах: технология существует, но без субсидий она не может обеспечить надежное экономическое обоснование.
Дейч сказал, что улавливание углерода сейчас находится примерно на том же этапе, что и солнечные панели в 1980-х годах: технология существует, но без субсидий она не может обеспечить надежное экономическое обоснование. «Спустя тридцать лет агрессивных исследований и разработок солнечная энергия теперь бросает вызов ископаемому топливу без субсидий во многих регионах», - сказал Дейч, который пытается помочь тому же случиться с улавливанием углерода.
Хотя экономические показатели пугают, большинство утверждает, что попытки не повредят, пока продолжается сокращение выбросов. Некоторые ученые, однако, утверждают, что улавливание углерода - глупая или даже опасная диверсия. Марк Джейкобсон, директор программы «Атмосфера и энергия» в Стэнфордском университете, сказал: «Солнечные панели и ветряные турбины - это деньги, которые лучше потратить. Попытки убрать углерод из воздуха - это просто отвлечение». Инженер из Принстона Роберт Соколов утверждал, что если вы строите электростанцию на возобновляемых источниках энергии, вам будет лучше использовать эту энергию для замены электростанции, сжигающей ископаемое топливо, чем для питания завода по улавливанию углерода..
Теория «морального риска» добавляет, что захват воздуха может дать политикам технологическую карточку «выйти из тюрьмы», дав им оправдание, необходимое им для того, чтобы позволить выбросам безудержно расти. «Если бы люди говорили: «Эй, не беспокойтесь о выбросах, мы просто зафиксируем их и когда-нибудь в будущем вернем назад», это было бы крайне опасно», - согласился Холмс. "Но никто так не говорит."