Що робити, якби можна було просто висмоктати з повітря всі шкідливі забруднювачі, щоб вони не були такою неприємністю? Що робити, якби також вдалося перетворити ці забруднювачі атмосфери назад на викопні види палива або, можливо, екологічно чисте біопаливо? Чому б тоді ми могли б набагато менше турбуватися про смог, респіраторні захворювання та наслідки високих концентрацій цих газів на планеті.
Це основа Carbon Capture - відносно нової концепції, коли вуглекислий газ потрапляє в точкові джерела - такі як заводи, природні газові заводи, паливні заводи, великі міста чи будь-яке інше місце, де, як відомо, значні великі концентрації CO² . Потім цей CO² можна зберігати для подальшого використання, перетворювати на біопаливо або просто повертати назад на Землю, щоб він не потрапляв в атмосферу.
Опис:
Як і багато інших останніх розробок, захоплення вуглецю є частиною нового набору процедур, які в сукупності відомі як геоінженерія. Метою цих процедур є зміна клімату для протидії наслідкам глобального потепління, як правило, націлення на один з основних парникових газів. Ця технологія існує деякий час, але лише в останні роки вона була запропонована як засіб боротьби зі зміною клімату.
В даний час найчастіше вуглекислий газ використовується в установах, які покладаються на спалювання викопного палива для отримання електроенергії. Цей процес виконується одним із трьох основних способів - після спалювання, попереднього спалювання та спалювання окси-палива. Після згоряння відбувається видалення CO2 після спалювання викопного палива і перетворення його в димовий газ, який складається з CO2, водяної пари, діоксидів сірки та оксиду азоту.
Коли гази проходять через димову трубу або димохід, СО2 фіксується «фільтром», який фактично складається з розчинників, які використовуються для поглинання СО2 та водяної пари. Ця методика ефективна тим, що такі фільтри можуть бути дооснащені для старих установок, уникаючи необхідності капітального ремонту електростанції.
Переваги та проблеми:
Результати цих процесів поки що обнадіюють - вони можуть похвалитися можливістю викиду до 90% СО2 від викидів (залежно від типу установки та використовуваного методу). Однак є побоювання, що деякі з цих процесів додають до загальної вартості та енергоспоживання електростанцій.
Згідно з доповіддю Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК) за 2005 рік, додаткові витрати складають від 24 до 40% для вугільних електростанцій, від 11 до 22% для установок природного газу та від 14 до 25% для комбінованого циклу газифікації на вугіллі систем. Додаткове споживання електроенергії також створює більше за рахунок викидів.
Крім того, хоча операції з КК здатні різко знизити СО2, вони можуть додавати в атмосферу інші забруднювачі. Кількість виду забруднюючих речовин залежить від технології та варіюється від аміаку та оксидів азоту (NO та NO²) до оксидів сірки та оксидів сірки (SO, SO², SO³, S²O, S²O³ тощо). Однак дослідники розробляють нові методи, які, як вони сподіваються, зменшать як витрати, так і споживання і не створюють додаткових забруднюючих речовин.
Приклади:
Хороший приклад процесу захоплення вуглецю - проект Petro Nova, вугільна електростанція в Техасі. Цей завод почав модернізувати Міністерство енергетики США (DOE) у 2014 році для розміщення найбільшої в світі операції по захопленню вуглецю в світі.
Складений з фільтрів, які б захоплювали викиди, та інфраструктури, яка б розмістила його назад на Землі, DOE підрахує, що ця операція зможе захопити 1,4 млн. Тонн2 що раніше було б випущено у повітря.
У випадку попереднього спалювання СО2 потрапляє в пастку до того, як викопне паливо навіть спалиться. Тут вугілля, нафта або природний газ нагріваються в чистому кисні, внаслідок чого утворюється суміш чадного газу та водню. Потім ця суміш обробляється в каталітичному перетворювачі парою, яка потім виробляє більше водню та вуглекислого газу.
Потім ці гази подаються в колби, де їх обробляють аміном (який зв’язується з СО2, але не з воднем); Потім суміш нагрівають, внаслідок чого СО2 піднімається там, де її можна збирати. У кінцевому процесі (спалювання кисневим паливом) викопне паливо спалюється в кисні, в результаті чого утворюється газова суміш пари та CO². Пара і діоксид вуглецю відокремлюються охолодженням і стисканням газового потоку, і, як тільки вони розділені, СО2 видаляється.
Інші зусилля щодо захоплення вуглецю включають будівництво міських споруд зі спеціальними спорудами для витягу CO² з повітря. Прикладами цього є Торре де Еспеціалідади в Мехіко - лікарня, яка оточена фасадом площею 2500 м², складеним з Prosolve370e. Цей фасад, розроблений берлінською фірмою Elegant Embellishments, здатний направляти повітря через ґрати і покладається на хімічні процеси для фільтрації смогу.
Китайські вежі «Фенікс» - запланований проект для серії веж в Ухані, Китай (який також буде найвищим у світі) - також очікується, що він буде обладнаний операцією збору вуглецю. Як частина дизайнерського бачення створення будівлі, яка є надзвичайно високою та стійкою, вони включають спеціальні покриття з зовнішньої сторони конструкцій, які витягнуть CO² з повітря місцевого міста.
Тоді виникла ідея "штучних дерев", яку висунув професор Клаус Лакнер з кафедри землекористування та екологічної інженерії Колумбійського університету. Складені з пластикових фасонів, покритих смолою, яка містить карбонацію натрію, яка в поєднанні з вуглекислим газом створює гідрокарбонат натрію (ака. Харчова сода) - ці «дерева» споживають CO 2 так само, як і справжні дерева.
Економічно ефективна версія тієї ж технології, яка використовується для очищення CO² з повітря в підводних човнах і космічних човнах, лобовики потім очищаються за допомогою води, яка в поєднанні з бікарбонатом натрію дає розчин, який легко перетвориться на біопаливо.
У всіх випадках процес уловлювання вуглецю зводиться до пошуку способів видалення шкідливих забруднюючих речовин з повітря, щоб зменшити слід людства. Зберігання та повторне використання також входять у рівняння з надією надати дослідникам більше часу на розробку альтернативних джерел енергії.
Ми написали багато цікавих статей про захоплення вуглецю тут у Space Magazine. Ось що таке вуглекислий газ? Що спричиняє забруднення повітря? Що робити, якщо ми спалимо все ?, Глобальне потепління: як вуглекислий газ кровоточить по всій Землі та світові потреби прагнути до майже нульових викидів вуглецю.
Для отримання додаткової інформації про те, як працює Carbon Capture, переконайтесь, що це відео перегляньте у Організації збору та зберігання вуглецю:
Якщо вам потрібна додаткова інформація про Землю, перегляньте Посібник з дослідження сонячної системи НАСА на Землі. Ось посилання на обсерваторію Землі НАСА
У нас також є епізоди Астрономічної ролі, які стосуються планети Земля та зміни клімату. Слухайте тут, Епізод 51: Земля, Епізод 308: Зміна клімату.
Джерела:
- Вікіпедія - Захоплення та зберігання вуглецю
- Асоціація зберігання вуглецю - Що таке CCS?
- Зелені факти - Зберігання та зберігання CO²
- Глобальний інститут CCS - що таке CCS?
