Технологии карбона: как заработать на композитных материалах в России — РБК

LULU GARCIA-NAVARRO, ХОЗЯИН:

Миллиарды долларов в новом соглашении об инфраструктуре предназначены для технологии, которая будет собирать выбросы углекислого газа и захоронить их под землей.Это часть реакции президента Байдена на изменение климата. Но некоторые прогрессивные экологические группы говорят, что так называемый улавливание углерода просто отсрочивает прекращение использования ископаемых видов топлива, которые вызывают глобальное потепление. Для получения дополнительной информации ко мне присоединился Ник Кузнец из Inside Climate News. Добро пожаловать в программу.

НИК КУСНЕЦ: Привет. Спасибо, что пригласили меня.

ГАРСИЯ-НАВАРРО: Итак, что именно означает улавливание углерода для людей, не знакомых с этой технологией?

КУСНЕЦ: Итак, улавливание и хранение углерода относится к технологиям, которые вытягивают выбросы углекислого газа прямо из дымовых труб или даже вытягивают углекислый газ из воздуха, а затем хранят его глубоко под землей или, в некоторых случаях, превращают его в такие продукты, как топливо или материалы.

ГАРСИЯ-НАВАРРО: Итак, за какие деньги, предусмотренные в счете за инфраструктуру, на самом деле будут потрачены деньги?

КУСНЕЦ: Одна его часть могла бы решить проблему с инфраструктурой. Таким образом, углекислый газ нужно улавливать в дымовой трубе, а затем отправлять по трубопроводу, скажем, туда, где он будет храниться под землей, а также создать для него рынки сбыта, потому что вам понадобятся люди и компании, которые хотят покупать углекислый газ, чтобы заставить компании улавливать его.Также есть несколько миллиардов долларов, которые пойдут на хабы, где компании будут пытаться вытягивать углекислый газ прямо из воздуха. Я бы сказал, что это технология, которая привлекает все большее внимание, поскольку растет понимание того, что мы приближаемся к опасным переломным моментам в климатической системе. Нам нужно удалить углекислый газ из воздуха.

GARCIA-NAVARRO: Этот план по улавливанию углерода был поддержан нефтегазовым лобби. Понятно, что администрация его поддерживает, потому что это предусмотрено законодательством. Но более 500 экологических организаций подписали открытое письмо, в котором в основном говорилось, что поддержка этой технологии решает проблему. Вы можете объяснить, в чем состоят их возражения?

КУСНЕЦ: Да, улавливание углерода вызвало некоторый раскол в экологическом сообществе. И многие группы, в основном прогрессивные группы и множество местных групп, которые сосредоточены на экологической справедливости, обеспокоены тем, что улавливание и хранение углерода действительно будет использоваться в качестве предлога для продолжения строительства инфраструктуры ископаемого топлива.Я думаю, что одна из самых серьезных проблем заключается в том, что в настоящее время ограниченный объем улавливания углерода — почти весь этот углекислый газ затем продается нефтяным компаниям, которые используют его для выжимания нефти из истощенных резервуаров. Опять же, опасения по поводу того, что это действительно станет еще одним инструментом для отрасли ископаемого топлива, чтобы продолжить работу в обычном режиме.

ГАРСИЯ-НАВАРРО: Но я так понимаю, что некоторые основные экологические группы не подписывали это письмо протеста. Почему нет?

КУСНЕЦ: Итак, я думаю, что растет внимание и осознание того, что нам понадобятся практически все инструменты, которые мы можем найти для решения проблемы изменения климата.И поэтому многие из наиболее основных экологических групп либо поддерживают улавливание углерода, либо заняли своего рода агностическую позицию, говоря: смотрите. Это технология, которая может понадобиться нам через десятилетия. И сегодня стоит вложить государственные инвестиции.

ГАРСИЯ-НАВАРРО: Какие последствия это может иметь?

КУСНЕЦ: Итак, многие сторонники технологии с большим энтузиазмом относятся к тому, что содержится в законопроекте об инфраструктуре. Они как бы сравнивают это с тем, что произошло с солнечной энергией и ветровой энергией пару десятилетий назад, когда солнечная энергия, в частности, была чрезвычайно дорогой.Но были налоговые льготы, расходы на НИОКР и поддержка со стороны правительства для снижения этих затрат. Здесь, я думаю, возникает одна из самых серьезных критических замечаний по поводу улавливания углерода, заключающаяся в том, что у нас есть возобновляемые источники энергии, которые сегодня могут конкурировать с природным газом и углем. И теперь они могут иметь огромное значение. И если вы посмотрите, что происходит с улавливанием углерода в настоящее время, то несколько раз, когда он использовался на электростанциях, подавляющее большинство из них не сработало. Они просто были слишком дорогими.Таким образом, он не смог существенно снизить выбросы. И я думаю, что пройдет много времени, прежде чем это станет возможным.

ГАРСИЯ-НАВАРРО: Это Ник Кузнец из Inside Climate News. Большое Вам спасибо.

КУСНЕЦ: Спасибо.

Авторские права © 2021 NPR. Все права защищены. Посетите страницы условий использования и разрешений на нашем веб-сайте www.npr.org для получения дополнительной информации.

стенограмм NPR создаются в срочном порядке Verb8tm, Inc. , подрядчиком NPR, и производятся с использованием патентованного процесса транскрипции, разработанного NPR.Этот текст может быть не в окончательной форме и может быть обновлен или изменен в будущем. Точность и доступность могут отличаться. Авторитетной записью программирования NPR является аудиозапись.

Что такое улавливание и хранение углерода?

Что такое CCS?

CCS включает улавливание выбросов двуокиси углерода (CO ₂ ) в результате промышленных процессов, таких как производство стали и цемента, или при сжигании ископаемого топлива при производстве электроэнергии. Затем этот углерод транспортируется на корабле или по трубопроводу от места его производства и хранится глубоко под землей в геологических формациях.

Как CCS может помочь предотвратить глобальное потепление?

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) подчеркнула, что для достижения целей Парижского соглашения и ограничения будущего повышения температуры до 1,5 градусов мы должны делать больше, чем просто наращивать усилия по сокращению выбросов. Нам также необходимо внедрить технологии для удаления углерода из атмосферы — CCS является одной из этих технологий и поэтому может играть важную роль в борьбе с глобальным потеплением.

Как на самом деле работает CCS?

Процесс CCS состоит из трех этапов:

1. Улавливание: CO ₂ отделяется от других газов, производимых в промышленных процессах, например, на электростанциях, работающих на угле и природном газе, или стали или цементные заводы.
2. Транспортировка: CO ₂ затем сжимается и транспортируется по трубопроводам, автомобильным транспортом или судами к месту хранения.
3. Хранение: , наконец, CO ₂ закачивается в горные породы глубоко под землей для постоянного хранения.

Где хранятся выбросы углерода в CCS?

Возможные места хранения выбросов углерода включают соленые водоносные горизонты или истощенные нефтегазовые резервуары.

Обычно они должны находиться на глубине 1 км или более под землей. В качестве примера, местом хранения для предлагаемого проекта Zero Carbon Humber в Великобритании является соленый водоносный горизонт под названием «Эндюранс», расположенный в южной части Северного моря, примерно в 90 км от берега. Выносливость находится примерно на 1,6 км ниже морского дна и может накапливать очень большие количества CO ₂ .

Что такое улавливание, использование и хранение углерода (CCUS)? В чем разница между CCUS и CCS?

Помимо CCS, существует родственная концепция CCUS, что означает использование улавливания углерода (или иногда это называется «использование») и хранение. Идея состоит в том, что вместо хранения углерода его можно было бы повторно использовать в промышленных процессах, преобразовав, например, в пластик, бетон или биотопливо.

Безопасно ли хранение углерода как части CCS?

Согласно отраслевому институту Global CCS Institute , CCS является «проверенной технологией, которая безопасно эксплуатируется более 45 лет». Он добавляет, что все компоненты CCS — это проверенные технологии, которые десятилетиями использовались в коммерческих масштабах.

Может ли технология улавливания углерода спасти планету?

13 сентября 2021 г.

13 сентября 2021 г.

Ученые призывают к резкому сокращению выбросов углерода в атмосфере, если мы хотим избежать наихудших последствий для климата в ближайшие десятилетия. Может ли помочь технология улавливания углерода? Вот все, что вам нужно знать.

Какую роль углекислый газ играет в изменении климата?

Двуокись углерода является улавливающим тепло газом.В некоторых случаях он высвобождается естественным путем в результате таких процессов, как извержение вулкана, но за последние 170 с лишним лет его изобилие быстро увеличилось в значительной степени благодаря деятельности человека, особенно сжиганию ископаемого топлива. НАСА отмечает, что концентрация углекислого газа в атмосфере на 48 процентов выше, чем доиндустриальные уровни 1850 года, что является более быстрым ростом, чем за предыдущий период в 20 000 лет. Это, в свою очередь, привело к опасному повышению глобальной температуры. В ужасном климатическом отчете Организации Объединенных Наций недавно содержится предупреждение о необходимости резкого сокращения содержания углерода в атмосфере, чтобы к 2100 году глобальная температура не повысилась более чем на 2 градуса по Цельсию и не спровоцировала каскад климатических катастроф.Многие эксперты утверждают, что простое сокращение выбросов не приведет нас к этому, особенно потому, что в некоторых отраслях, таких как авиаперевозки, потребуются годы для полной декарбонизации. Введите улавливание углерода, процесс удаления углекислого газа непосредственно из воздуха.

Как вы это делаете?

Есть несколько способов улавливания углерода. Деревья поглощают углерод, а леса служат естественными поглотителями углерода, поэтому усилия по лесовосстановлению являются частью плана декарбонизации. Но массовая посадка деревьев — не панацея.Поскольку углерод накапливается в биомассе, такой как деревья и растительность, неясно, как долго он там будет оставаться, прежде чем снова ускользнет, ​​особенно потому, что леса на западе Америки и в Сибири становятся все более уязвимыми для лесных пожаров, еще одного последствия изменения климата. Это означает, что технология улавливания углерода, вероятно, сыграет свою роль.

Например?

Существует два основных технических метода улавливания углерода. Улавливание и связывание углерода (CCS) включает улавливание газа в его источнике выбросов — скажем, в дымовой трубе или газовом заводе — до того, как он может быть выпущен в атмосферу.Другой метод — это прямой улавливание воздуха (DAC), целью которого является высасывание углекислого газа из воздуха, даже если он был выпущен очень давно. Оба метода преследуют одну и ту же цель: изолировать углерод, обычно под землей, где он может либо храниться постоянно, либо повторно использоваться в других процессах, таких как производство бетона. Преимущество DAC заключается в том, что его можно развернуть где угодно, и он требует меньшего использования воды и земли, чем CCS или естественные стратегии. Он также может работать на возобновляемых источниках энергии.

Насколько распространен прямой захват воздуха?

Технология определенно все еще находится на начальной стадии, но быстро набирает обороты. Несколько систем уже работают в континентальной Европе, а 8 сентября в Исландии был запущен новый крупный объект, известный как Orca и построенный швейцарской компанией Climeworks, которая специализируется на технологии ЦАП. Он станет крупнейшим в своем роде. Orca, в основном работающая на отходящем тепле (остаточное тепло от любого процесса, использующего энергию), использует восемь углеродных «коллекторов», которые накатывают воздух через вентиляторы, а затем изолируют углерод с помощью высокоселективного фильтрующего материала.Затем уголь нагревается, охлаждается и перекачивается под землю. Climeworks заявляет, что система скоро будет удалять до 4000 метрических тонн углекислого газа ежегодно, и, как сообщается, нет особых причин сомневаться в ее способности достичь этой цели. Однако вскоре другие проекты — один на юго-западе Соединенных Штатов и другой в Шотландии (цель которого — ежегодно удалять около 1 миллиона тонн углерода в чистом виде) — могут затмить по своим масштабам Orca.

Достаточно ли удаления такого количества углерода для сохранения климата?

Определенно нет.В отчете ООН, опубликованном в прошлом месяце, говорится, что для реализации наиболее оптимистичного сценария ограничения роста средних мировых температур до 1,5 градусов Цельсия необходимо ежегодно удалять целых 17 миллиардов тонн углекислого газа. Никто не ожидает, что Orca или другие разрабатываемые проекты будут нести эту нагрузку самостоятельно, поэтому сторонники технологии надеются, что новые проекты докажут, что прямой захват воздуха может стоять сам по себе в качестве жизнеспособной коммерческой отрасли, создавая тем самым путь для дальнейших объектов.

Каковы шансы, что это произойдет?

Спросите экспертов, и вы, вероятно, получите широкий спектр ответов. Некоторые считают, что ЦАП останется нишевой технологией, но другие считают, что спрос будет расти. В конце концов, многое будет зависеть от стоимости. Несколько лет назад руководители Climeworks сказали журналисту Джону Гертнеру, что стоимость улавливания одной тонны углерода составляет примерно 500-600 долларов. Недавний анализ отрасли показал, что вполне возможно, что диапазон затрат на DAC в конечном итоге может упасть до 100 долларов за тонну.Это может быть очень далеко — нужно будет построить еще много-много заводов, и инженерам, вероятно, придется продолжать работу, чтобы снизить производственные расходы за счет поиска более дешевых материалов и улучшения процессов сборки. Но оптимисты указывают на другие климатические технологии, а именно на солнечную энергию, которые изначально были довольно дорогими, но со временем стали массовыми и стали не только доступными, но и совершенно дешевыми. Если Orca сможет снизить цену на DAC, пишет Гертнер, это может послужить многообещающим признаком того, что расширение действительно возможно, и убедить крупные отрасли, такие как авиакомпании, инвестировать в технологию, чтобы компенсировать свои выбросы.

А как насчет государственных инвестиций?

Правительства также готовы инвестировать, в том числе США, на федеральном уровне и уровне штатов. Если двухпартийный законопроект Сената об инфраструктуре будет принят Палатой представителей в этом месяце, как ожидалось, и направится к столу президента Байдена, он выделит до 3,5 миллиардов долларов на помощь в строительстве крупных заводов DAC.

Успешно ли улавливание углерода до сих пор?

Вероятно, еще рано говорить о DAC, но CCS испытала несколько серьезных сбоев.Одним из ярких примеров является проект Chevron, который стремился зарыть углерод под островом в Западной Австралии. Цель заключалась в том, чтобы улавливать и хранить 80 процентов выбросов с участка природного газа в течение первых пяти лет, но этого не удалось.

Экологи в восторге от этой технологии?

Не обязательно. Многие думают, что это облегчит нефтегазовой отрасли, не способствуя столь необходимому переходу от ископаемого топлива. Еще в июле более 500 экологических организаций США.С. и Канада подписали открытое письмо, в котором выразили озабоченность по поводу государственной поддержки технологии улавливания углерода. Они опасаются, что если нефтегазовые компании смогут внедрить свои собственные системы улавливания углерода для компенсации выбросов, они воспользуются этим как предлогом для продолжения добычи ископаемого топлива, что в конечном итоге увековечит существующую проблему. Критики утверждали, что даже некоторые из наиболее благонамеренных усилий по созданию углеродной инфраструктуры на самом деле служат только для отвлечения внимания от борьбы с ископаемым топливом, которая, по их мнению, должна быть приоритетом.

Это консенсус?

Несмотря на то, что эта идея вызывает приличное сопротивление, многие другие защитники окружающей среды остаются нейтральными или поддерживают технологию улавливания углерода, если она работает в тандеме с другими усилиями по устранению выбросов парниковых газов. Обеспокоенность по поводу отрасли ископаемого топлива реальна — Шучи Талати, начальник штаба отдела ископаемой энергии Министерства энергетики, пояснил, что «предотвращение выбросов в первую очередь всегда является приоритетом», — но растет понимание того, что улавливание углерода является необходимо для достижения климатических целей, чтобы поддерживать низкие температуры. Обратное также верно. Такие компании, как Climeworks, заявляют, что понимают, что их технология — не серебряная пуля, и что необходимы другие меры по смягчению последствий.

Четыре наиболее важных типа углеродных технологий

Краткое руководство по технологиям, которые могут спасти планету

Сама по себе Земля обладает удивительно эффективными механизмами регулирования выбросов CO2. На ум приходят деревья, которые естественным образом превращают углекислый газ в кислород, сохраняя углерод в своих стволах и корнях.Торфяные болота и прибрежные экосистемы также играют решающую роль в естественном углеродном цикле Земли, но одним из наиболее важных игроков являются сами океаны: покрывая 71% поверхности Земли, океаны содержат в 50 раз больше CO2, чем атмосфера. , и, по оценкам, потребляют более 2 миллиардов тонн (или 2 гигатонн) CO2 в год. Глобальное потепление, наиболее серьезная проблема, с которой сегодня сталкивается человечество, является результатом того, что естественный углеродный цикл Земли нарушается из-за выбросов человека. В настоящее время мы ежегодно выбрасываем в атмосферу около 40 гигатонн углерода — число настолько велико, что декарбонизация (устранение наших текущих выбросов углерода) имеет решающее значение, но уже этого недостаточно: нам нужны новые способы удаления CO2, чтобы предотвратить наихудшие последствия изменение климата.

Вот здесь и появляется удаление углекислого газа. В конечном счете, это относится к антропогенным подходам (иногда в сотрудничестве с естественными климатическими решениями) для удаления большего количества CO2, чем они выделяют, и улавливания этого CO2 на постоянной основе (или, по крайней мере, в течение значительного периода времени).

Ниже мы рассмотрим четыре примера путей, которые используются для удаления углерода, а также некоторые проблемы, над которыми работают ученые, геологи, биологи, инженеры и новаторы, чтобы раскрыть максимальный потенциал каждого пути.

Воздухозаборник прямого действия

Прямой улавливание воздуха (DAC) относится к любым средствам улавливания CO2 непосредственно из воздуха. В большинстве существующих сегодня технологий ЦАП используются гигантские вентиляторы, которые всасывают воздух и удаляют из него CO2 с помощью химического раствора (называемого «сорбентами»).

DAC, в принципе, могут быть расположены практически в любом месте на Земле, работать полностью на возобновляемых источниках энергии и генерировать потоки чистого CO2 из воздуха. Они предлагают радикальный потенциал для удаления углерода, однако в настоящее время их стоимость ограничена. Хотя стоимость прямого захвата воздуха за последние восемь лет резко упала, он остается очень дорогим. Хотя системы DAC сопряжены с высокими капитальными затратами, что в первую очередь затрудняет их запуск, стоимость прямого улавливания воздуха в основном определяется энергией, необходимой для нагрева и охлаждения сорбирующих химикатов в процессе DAQ.Сегодня эта энергия также, как правило, поступает от электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Для того, чтобы ЦАП полностью раскрыл свой потенциал, нам необходимо: 1) чтобы нынешние лидеры рынка продолжали продвигать инновации и развертывание, и 2) возвестили новую волну новаторов ЦАП. Эти нововведения должны будут снизить их потребности в энергии и лучше приспособиться к периодическим возобновляемым источникам энергии. Эти открытия резко увеличат масштабируемость прямого захвата воздуха и дадут нам мощный инструмент для уменьшения накопления CO2 в атмосфере.

Океан

Больше, чем просто суперпродукт, ламинария и морские водоросли также особенно эффективно улавливают CO2 (отсюда их невероятная скорость роста). И в отличие от традиционных наземных культур, они не требуют пресной воды и не конкурируют с наземными продовольственными культурами, минуя дебаты «еда против топлива», которые возникают в разговорах о сжигании или ферментации сельскохозяйственных культур для получения энергии (см .: биоэнергетика. с улавливанием и хранением углерода, или BECCS).

Несмотря на все эти преимущества, существует несколько препятствий, которые не позволяют растворам водорослей и макроводорослей стать серьезным средством крупномасштабного удаления углекислого газа. Отрасль аквакультуры требует больших затрат труда и обычно ограничивается мелководными прибрежными водами. Также требуется большое количество энергии, чтобы вывести урожай на берег и высушить его (ламинария и макроводоросли примерно на 80-90% состоят из воды, поэтому они тяжелые). Ведется работа по снижению затрат на производство макроводорослей, но мы еще не достигли этого. Нам нужно не только снизить затраты на выращивание макроводорослей, но нам также нужны дополнительные исследования, финансирование и испытания для удаления углекислого газа в аквакультуре.

На дальних рубежах океанских решений по удалению углерода живы идеи, которые используют различные морские системы для стимулирования поглощения CO2. Например, некоторые предлагают извлекать богатые питательными веществами воды из глубин океана, чтобы стимулировать размножение фитопланктона, который потребляет CO2 в процессе фотосинтеза. Другие утверждали, что регулировка щелочности океана будет стимулировать поглощение CO2. Были даже высказаны идеи (без каламбура) взять посевы ламинарии и макроводорослей и погрузить их в глубокий океан, где СО2 может быть изолирован навсегда.

Дело в том, что мы просто недостаточно знаем об океанах и возможных последствиях игры с этими важнейшими системами. Теоретически эти идеи могут оказаться ценными путями удаления CO2. Однако эти идеи в основном живут в исследовательских работах и ​​только начинают серьезно изучаться экспертами. Хотя на первый взгляд эти концепции могут показаться далекими, огромная вместимость океанов делает их особенно привлекательными в стремлении к удалению гигатонн CO2.

Скалы

Геологическая секвестрация заключается в закачке CO2 в подземные пористые горные породы. Углекислый газ вступает в реакцию с породой и минерализуется, удерживая углекислый газ под землей на века, если не дольше. Закачка углекислого газа под землей практикуется в течение последних 50-60 лет как способ увеличения добычи из стареющих нефтяных скважин. Были разработаны проекты секвестрации для хранения CO2 в солевых водоносных горизонтах.

Само по себе геологическое связывание не захватывает CO2, но оно представляет собой невероятную способность постоянно хранить углекислый газ по всему миру, что делает его естественным партнером для таких технологий, как DAC.

Расширение масштабов проектов такого типа от демонстрационной фазы до более крупного коммерческого внедрения представляет собой ряд проблем, например, как правильно стимулировать постоянное геологическое связывание CO2. Есть МУН, да, но это проблематично с точки зрения того, что это приводит к увеличению добычи нефти, которая при переработке в топливо и сжигании приводит к еще большему выбросу углекислого газа в атмосферу. Правительства в значительной степени лидировали в этих усилиях по стимулированию посредством налогов на выбросы углерода (т.е. Норвегия) или программ кредитования (например, Калифорния). Снижение затрат на геологическую секвестрацию также будет иметь большое значение для распространения этих проектов.

Есть и другие способы использования камней для удаления и улавливания CO2 из воздуха. Минерализация, иногда называемая усиленным выветриванием, представляет собой процесс, с помощью которого природные породы и минералы могут пассивно удалять CO2 из воздуха и со временем химически превращать его в более стабильную и долговечную форму углерода.Знаменитые Белые скалы Дувра — отличный тому пример. Белый цвет происходит от мела, из которого состоят эти скалы. Мел — это общее название карбоната кальция (CaCO3), углеродсодержащего минерала, который естественным образом образуется с течением времени в качестве ключевой части углеродного цикла Земли. Улучшение или ускорение процессов естественной минерализации, подобных этому, не только с помощью мела, но и других минералов, например, найденных в ультраосновных породах, или даже некоторых отходов горных работ (хвостохранилища), можно использовать для связывания CO2 и его постоянной изоляции в горных породах. .Эти подходы могут потребовать больших объемов обработки и обработки породы, но также могут потребовать очень мало энергии для запуска процесса минерализации.

Земля

Соленые болота, мангровые заросли, морские луга и прибрежные заболоченные земли обладают огромным потенциалом удаления углерода, учитывая способность морской воды останавливать микробную активность, которая приводит к выбросу CO2. По оценкам, мангровые почвы и биомасса улавливают более чем в два раза больше углерода, чем почва. Тем не менее, многие проекты управления прибрежными экосистемами по всему миру осуществляются без учета CDR, что свидетельствует о необходимости дополнительных исследований, чтобы полностью понять поток CO2 в прибрежных водно-болотных угодьях и правильно оценить возможности удаления и связывания CO2, которые предлагают эти районы.

Затем возникает вопрос о конкуренции за доступную прибрежную территорию. В глобальном масштабе прибрежные водно-болотные угодья способны ежегодно удалять более 800 миллионов тонн CO2. Но по мере того, как население приближается к 10 миллиардам к 2050 году, а почти треть нынешнего населения живет в пределах 60 миль от океана, ожесточенная конкуренция за береговую линию может помешать управлению экосистемой достичь полного уровня удаления углерода.

Здесь могут появиться наземные экосистемы. На суше существует множество способов улавливать и накапливать CO2 из воздуха.Тем не менее эксперты указывают на сложность количественной оценки содержания углерода в сельскохозяйственных почвах. Эксперты работают над модернизацией измерения углерода в почвенных системах, но необходимы дополнительные ресурсы, прежде чем сельскохозяйственный сектор сможет с уверенностью оценить связывание углерода, осуществляемое землей.

Некоторые предлагают закапывать сожженную биомассу под землю как способ безопасного хранения СО2 в почве. Biochar, производимый путем сжигания биомассы в отсутствие кислорода, обычно состоит более чем на 50% из углерода и был признан потенциально экономически эффективным решением для постоянного хранения CO2.Однако большая часть биоугля либо сжигается для обогрева, либо используется на корм скоту. Кроме того, высокая стоимость биоугля в сочетании с общим отсутствием осведомленности о его улучшающих свойствах почвенных свойствах помогает объяснить отсутствие импульса у биоугля как более крупного поглотителя углерода.

Следующие шаги

Каждый из описанных выше путей может снизить выбросы CO2 в атмосферу и океаны и помочь нам достичь целей Парижского соглашения по климату. Однако эксперты предупреждают, что ни один путь не будет достаточным, чтобы существенно снизить избыток двуокиси углерода, уже находящейся в воздухе, особенно с учетом нынешних темпов выбросов.Наилучший подход — сочетание некоторых или в идеале всего вышеперечисленного для достижения гигатоннного масштаба, одновременно работая над резким сокращением количества углекислого газа, который мы выбрасываем в первую очередь.

Теперь задача состоит в том, чтобы расширить существующие технологии и выявить радикально новые идеи, которые превзошли наши нынешние ожидания, потому что технологии, описанные здесь, лишь поверхностно относятся к тем проектам, которые улавливают CO2. XPRIZE Carbon Removal поддержит и побудит команды к ускорению существующих и открытию новых путей удаления углерода.XPRIZE Carbon Removal, крупнейшее частное соревнование в истории, ускорит прорыв в технологии удаления углерода, в которой мы срочно нуждаемся.

Чтобы выиграть XPRIZE Carbon Removal, командам необходимо создать и продемонстрировать реальное, работающее решение для постоянного удаления углерода. Им нужно будет доказать его эффективность, измерив использование энергии, эффективность использования земли и общее количество удаленных тонн CO2, учитывая при этом любые негативные внешние воздействия на окружающую среду. Команды также должны будут убедить группу экспертов, независимых судей в своей способности снизить затраты при масштабном развертывании в будущем.

Чтобы узнать больше о Призе, посетите https://www.xprize.org/prizes/elonmusk

Изменение климата: удаление CO2 из воздуха может быть бизнесом на триллион долларов

Это первая часть серии из четырех частей по улавливанию и утилизации углерода (CCU), развивающейся отрасли, посвященной использованию углекислого газа, улавливаемого из атмосферы, для борьбы с изменением климата. Вторая часть — это примерно увеличенного нефтеотдачи за счет использования СО2, а третья часть — примерно других промышленных применений СО2 . Четвертый пост рассматривает , как политики должны подходить к технологиям CCU . Этот материал был первоначально опубликован в сентябре.

Ученые обычно считают, что для сдерживания роста средней глобальной температуры на 1,5 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальным уровнем — «безопасным» уровнем потепления — человечество должно стабилизировать концентрацию углекислого газа в атмосфере на уровне около 350 частей на миллион.

В этом году мы достигли около 410 промилле.В атмосфере уже слишком много CO2. На данный момент, чтобы действительно гарантировать безопасный климат для будущих поколений, нам не просто нужно сокращать выбросы; мы должны вывести из атмосферы некоторое количество CO2.

Учитывая, что глобальные выбросы углерода все еще растут, и существуют сотни гигатонн на пути от существующей инфраструктуры ископаемого топлива, почти каждая модель, используемая Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC), которая показывает нам достижение безопасного климата, включает захоронение гигатонн CO2 , так называемые «отрицательные выбросы». ”

Существует много форм отрицательных выбросов, но, скорее всего, единственный способ удалить достаточно CO2 — это вытащить его прямо из воздуха и закопать под землей в солевых водоносных горизонтах, процесс, известный как улавливание и связывание углерода (CCS). . С помощью CCS CO2 обрабатывается как отходы, которые необходимо утилизировать должным образом, так же, как мы обрабатываем сточные воды и многие другие опасности загрязнения.

Сколько CO2 нужно будет закопать? Очевидно, заранее знать невозможно; Модели МГЭИК различаются по тому, насколько быстро они показывают снижение выбросов.Чем быстрее и раньше упадут выбросы, тем меньше потребуется CCS. Чем медленнее и позже они падают, тем больше потребуется.

В статье, опубликованной в журнале Nature Climate Change за 2017 год, оценивается общая «нагрузка по смягчению последствий» — то есть общее количество выбросов, которых необходимо избежать в период с настоящего момента до 2050 года, чтобы оставаться ниже 2 градусов — в 800 гигатонн. (Хотя IPCC утверждает, что 1,5 градуса — это действительно безопасная цель, многие ученые считают это недостижимым; 2 градуса остается чрезвычайно амбициозной целью.По оценке документа, даже если сокращение выбросов будет успешным, в течение этого периода необходимо будет изолировать от 120 до 160 гигатонн.

Другими словами, даже при оптимистичных предположениях о декарбонизации, мы, вероятно, в конечном итоге выбрасываем намного больше, чем наш углеродный бюджет, поэтому нам нужно закопать от 100 до 200 гигатонн CO2, чтобы вернуться в него. И, конечно же, нам придется похоронить еще сотни гигатонн после 2050 года.

Чтобы дать представление о масштабе, это означает, что к 2030 году человечество должно сжимать, транспортировать и захоронить количество CO2, по объему, что в два-четыре раза превышает количество жидкостей, с которыми сталкивается мировая нефтегазовая промышленность. с сегодняшнего дня. Чтобы к этому времени построить отрасль такого масштаба, нам нужно начать сегодня с крупномасштабных исследований и внедрения.Стоимость улавливания CO2 из воздуха необходимо быстро снизить.

Но есть проблема: закапывание CO2 не имеет краткосрочных экономических выгод. В отсутствие достаточно жестких цен на углерод, призванных оценить его долгосрочные выгоды, CCS не подходит для этого. У компаний нет стимула делать это, а значит, и стимула совершенствоваться в улавливании углерода.

Простым решением этой дилеммы была бы глобальная цена на углерод, но, похоже, этого не происходит.Так как же, при отсутствии цены на углерод, может развиваться промышленность по улавливанию углерода?

Вот одна идея: по крайней мере на время, вместо того, чтобы закапывать углерод, компании, улавливающие его, могли бы его продать.

Использование CO2 может способствовать улавливанию углерода

Двуокись углерода — это товар, имеющий определенную ценность. Он используется как напрямую, так и в качестве сырья в ряде отраслей промышленности уже более века.

Большая часть CO2, используемого сегодня в промышленности, является побочным продуктом процессов, связанных с ископаемым топливом, часто с заводами по производству аммиака, работающими на природном газе или угле; то есть он исходит из-под поверхности Земли.Как и при сжигании ископаемого топлива, он переносит CO2 из геосферы в атмосферу.

Но если бы CO2, извлеченный из воздуха, стал более обильным и дешевым, он мог бы начать конкурировать с наземным CO2. Теоретически любая промышленность, которая использует углерод из-под земли — для топлива, напитков, непосредственно в производственных процессах, в качестве сырья для создания других продуктов или чего-то еще, — может переключиться на улавливаемый воздухом CO2.

Использование CO2 из воздуха для производства продуктов и услуг известно как улавливание и использование углерода (CCU).По некоторым оценкам, к 2030 году это потенциальный рынок с оборотом в 1 триллион долларов. И он может иметь два важных преимущества.

Во-первых, он может сократить выбросы CO2, частично за счет улавливания некоторого количества углерода в продуктах длительного пользования, а частично за счет замены углеродоемких процессов, что позволит избежать выбросов, которые в противном случае произошли бы.

Чтобы быть ясным, CCU никогда не сократит достаточно CO2, чтобы избежать необходимости CCS (т. Е. Захоронения углерода). Даже не близко. Тоннаж CO2, выделяемого человечеством, просто превосходит количество потребляемых продуктов на основе углерода.

Но CCU может быть полезным инструментом в поясе инструментов для обезуглероживания. Как говорится в одной недавней статье: «Каждый атом углерода, который мы можем переработать, представляет собой атом ископаемого углерода, оставленный в подземелье для следующих поколений, который не достигнет атмосферы сегодня». По оптимистической оценке, CCU может сократить до 10 процентов общих глобальных выбросов к 2030 году.

Во-вторых, спрос на CO2, обусловленный CCU, может обеспечить раннее рыночное притяжение, помогая расширить масштабы технологии улавливания углерода и снизить ее стоимость, чтобы она была готова, когда политики, наконец, приступят к серьезной поддержке CCS.Он мог бы служить переходом к CCS.

Путеводитель в сложный и запутанный мир использования углерода

Это горячая и быстро развивающаяся область в мире климата и энергетики. Ведутся всевозможные исследования новых способов использования CO2, всевозможные пилотные проекты, появляются всевозможные стартапы и разного рода сбивающая с толку информация и шумиха вокруг. Так что давайте посмотрим, сможем ли мы разобраться в этом.

Вот как пойдет эта серия постов.В этом посте мы кратко рассмотрим два основных источника промышленного улавливания углерода и основные способы использования CO2 в настоящее время в промышленности, просто для того, чтобы ориентироваться.

Во втором посте мы обсудим неприятную тему увеличения нефтеотдачи (МУН), которая на сегодняшний день является крупнейшим в настоящее время промышленным использованием СО2.

В третьем посте мы более подробно рассмотрим основные рынки выбросов CO2, не связанные с повышением нефтеотдачи, такие как строительные материалы и топливо, а также их общий потенциал как с экономической точки зрения, так и с точки зрения выбросов углерода.

И в последнем посте мы рассмотрим дальнейший путь CCU, какие виды поддерживающей политики он требует, и, сделав шаг назад, как правильно увидеть это в общем контексте борьбы за климат.

Будет весело! Вы больше никогда не увидите CO2 таким же, как раньше.

Разновидности улавливания углерода

Во-первых, давайте проясним, что я имею в виду, когда говорю о создании промышленной индустрии улавливания углерода.

Широкое разнообразие «естественных» процессов поглощает и связывает углерод на суше (леса и почва), на побережьях (заболоченные земли и мангровые заросли) и в океане. Способность этих процессов к поглощению углерода может быть увеличена за счет грамотного управления людьми — например, программы LandCarbon Геологической службы США — и они могут сыграть большую роль в борьбе с изменением климата.

Но в этих сообщениях мы вместо этого будем обсуждать промышленный улавливание углерода, машины, созданные для поглощения CO2 из воздуха посредством химических реакций. Мы не будем вдаваться в подробности различных химических процессов и технологий (их много, и они сложные), но стоит помнить об одном различии.

CO2 может быть извлечен из дымовых газов — потоков отходов, образующихся при производстве электроэнергии или других промышленных процессах, — или он может быть извлечен из окружающего воздуха с помощью процесса, известного как прямое улавливание воздуха (DAC). У каждого есть свои достоинства и недостатки.

Огромным преимуществом извлечения из дымовых газов является то, что CO2 концентрируется, примерно одна молекула из каждых 10, тогда как в окружающем воздухе это одна молекула из каждых 2500.Поскольку законы химии такие, каковы они есть, всегда будет требоваться меньше энергии, чтобы получить материал из уже концентрированного источника. Исходя из цен на сырье, CO2 из дымовых газов, вероятно, всегда будет дешевле, чем CO2, производимый DAC.

Но у ЦАП есть свои преимущества. Во-первых, он не зависит от географического положения. Его не нужно ни к чему пристраивать или строить в каком-то конкретном месте. CO2 одинаково концентрируется в воздухе повсюду в мире, поэтому DAC можно построить в любой точке мира, где требуется CO2, что устраняет транспортные расходы.Он меньше по размеру, более модульный и более адаптируемый.

Во-вторых, в отличие от любой другой формы улавливания углерода, наземной или промышленной, DAC ограничен только затратами. Его можно масштабировать до любого размера, в зависимости только от нашего желания тратить на него деньги. Вот почему многие специалисты считают DAC наиболее многообещающей технологией с отрицательными выбросами в долгосрочной перспективе.

(NB: есть компании, такие как Global Thermostat, с технологиями, которые, по их утверждениям, могут улавливать углерод из любого источника.)

Как мы увидим, различные варианты CCU могут лучше подходить для той или иной формы захвата.

Использование CO2 и его потенциал

С учетом всего этого, давайте посмотрим, как в настоящее время используется CO2.

Вот рисунок Королевского общества Великобритании, на котором показаны основные варианты:

Начиная с самого низа: CO2 можно использовать непосредственно в теплицах для газирования напитков или для увеличения нефтеотдачи (самое большое текущее использование), или он может быть преобразован с помощью самых разнообразных химических процессов в материалы или сырье. Одно из химических преобразований с наибольшим потенциалом, наверху, — это объединение CO2 с водородом для производства синтетического углеводородного топлива.

На этом графике из Глобальной инициативы Мичиганского университета по выбросам CO2 показаны получаемые продукты более детально:

Некоторые из этих процессов и продуктов продвинулись дальше в развитии рынка, чем другие; у некоторых есть больший потенциал сокращения выбросов углерода, чем у других; у некоторых общий рыночный потенциал больше, чем у других.(Мы рассмотрим все это более подробно в третьем посте.)

Одно различие, о котором следует помнить, связано с тем, как долго каждый из этих вариантов улавливает CO2.

Для большинства из них это относительно короткий срок. Например, если улавливаемый СО2 используется для производства синтетического топлива, топливо затем сжигается, после чего СО2 выбрасывается обратно в атмосферу. Это переработка углерода (или вторичная переработка), а не связывание углерода.

Повышение нефтеотдачи пластов может осуществляться одновременно с постоянным геологическим связыванием углерода, но сегодня это происходит редко.(Мы рассмотрим это более подробно во втором посте.)

Из различных других категорий CCU только строительные материалы (и, возможно, новые материалы, такие как углеродное волокно) могут утверждать, что они частично изолируют CO2. Когда вы вводите CO2 в бетон, бетон затем используется в здании, которое может прослужить до века; затем, если здание обрушится, бетон можно будет разбить и использовать повторно. CO2 остается на месте, химически связанным.

Это различие имеет значение при рассмотрении общего потенциала снижения воздействия CCU.Только небольшая его часть может утверждать, что она не содержит углерода; его потенциал секвестрации ограничен. По большей части его выгода будет заключаться в замене углеродоемких процессов углеродно-нейтральными, что позволит избежать выбросов углерода. (И даже этот потенциал может быть ограничен; подробнее об этом в четвертом посте. )

Все это снова означает, что CCU никогда не заменит CCS. В лучшем случае это поможет заложить фундамент для CCS.

В своей знаменательной дорожной карте для отраслей CCU на 2016 год Глобальная инициатива по выбросам CO2 крайне оптимистична в отношении потенциала CCU по смягчению последствий, утверждая, что она может существенно помочь в достижении климатических целей Парижа.

Следует отметить, что эти оптимистические прогнозы разделяются не всеми; оценка потенциала смягчения последствий в дорожной карте находится на вершине последних исследований. Оценка МГЭИК 2005 года мрачно пришла к выводу, что «масштабы использования уловленного CO2 в промышленных процессах слишком малы, время хранения слишком короткое, а энергетический баланс слишком неблагоприятен для промышленного использования CO2, чтобы стать значимым средством смягчения последствий изменения климата. .”

Тем не менее, с 2005 года многое изменилось. Возобновляемые источники энергии стали дешевле, а конверсия CO2 улучшилась. По крайней мере, CCU является одной из многих технологий, потенциально снижающих выбросы углерода, которая заслуживает гораздо большего внимания и поддержки, чем она в настоящее время получает от политиков.

Политика не совсем способствует долгосрочному мышлению, но 2050 год не так уж и далек, а 2030 год еще ближе. Удержание температуры «значительно ниже» 2 градусов, цель ООН, не означает только достижение нулевого уровня выбросов к 2050 году, что сейчас поддерживает большинство кандидатов от Демократической партии в президенты.Это также означает создание потенциала для захоронения сотен гигатонн углерода. Поскольку CCU может помочь в этом — пока открытый вопрос — этим стоит заняться.

Во второй части мы более подробно рассмотрим увеличение нефтеотдачи, являющееся преобладающим в настоящее время видом использования CO2. С одной стороны, он использует инфраструктуру, которую можно легко перепрофилировать для связывания углерода в районах, которые обычно подходят для связывания углерода. С другой стороны, это дает возможность нефтяным компаниям. Мы будем решать эту дилемму.

CCST @ MIT

Программа технологий улавливания и секвестрации углерода в Массачусетском технологическом институте провела исследование технологий улавливания, использования и хранения CO2 из крупных стационарных источников. Наша программа, начатая в 1989 году, стала признанным во всем мире лидером в этой области. Наше исследование рассматривает связывание углерода с разных точек зрения, включая технические, экономические и политические.

На этом веб-сайте представлена ​​работа, проделанная в рамках Инициативы по секвестрации углерода, которая проводилась с июля 2000 года по июнь 2016 года.30 сентября 2016 г. веб-сайт будет заблокирован, однако он останется в сети в виде архива.
Новая работа по CCS в Массачусетском технологическом институте будет размещена на веб-сайте MITEI в рамках программы центров низкоуглеродной энергии MITEI.

Связывание углерода — способ сократить выбросы парниковых газов. Он дополняет два других основных подхода к сокращению выбросов парниковых газов, а именно повышение энергоэффективности и расширение использования неуглеродных источников энергии.Интерес к варианту связывания углерода растет, потому что он очень совместим с существующей в настоящее время крупной инфраструктурой производства и доставки энергии. Все три подхода должны будут внести значительный вклад для достижения цели Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата, а именно стабилизации концентраций парниковых газов в атмосфере на уровне, который предотвратит опасное антропогенное вмешательство в климатическую систему.

Существует два основных типа связывания углерода.Наша программа фокусируется на улавливании и хранении углекислого газа, когда углекислый газ улавливается в своем источнике (например, электростанции, промышленные процессы) и впоследствии хранится в внеатмосферных резервуарах (например, истощенных нефтяных и газовых резервуарах, неразработанных угольных пластах, глубоких соленых почвах.