Co by było, gdyby możliwe było po prostu wyssanie wszystkich szkodliwych zanieczyszczeń z powietrza, aby nie były one tak uciążliwe? Co by było, gdyby możliwe było również przekształcenie tych zanieczyszczeń atmosferycznych z powrotem w paliwa kopalne lub ewentualnie biopaliwa przyjazne dla środowiska? Dlaczego więc moglibyśmy martwić się o wiele mniej smogiem, chorobami układu oddechowego i skutkami, jakie wysokie stężenia tych gazów wywierają na planetę.
Jest to podstawa wychwytywania dwutlenku węgla, stosunkowo nowej koncepcji, w której dwutlenek węgla jest wychwytywany w punktowych źródłach - takich jak fabryki, gaz ziemny, paliwa, duże miasta lub w każdym innym miejscu, w którym występują duże stężenia CO² . Ten CO2 może być następnie przechowywany do wykorzystania w przyszłości, przekształcony w biopaliwa lub po prostu ponownie umieszczony na Ziemi, aby nie dostał się do atmosfery.
Opis:
Podobnie jak wiele innych najnowszych osiągnięć, wychwytywanie dwutlenku węgla jest częścią nowego zestawu procedur, które są wspólnie znane jako geoinżynieria. Celem tych procedur jest zmiana klimatu w celu przeciwdziałania skutkom globalnego ocieplenia, ogólnie poprzez ukierunkowanie na jeden z głównych gazów cieplarnianych. Technologia istnieje od jakiegoś czasu, ale dopiero w ostatnich latach zaproponowano ją jako środek walki ze zmianami klimatu.
Obecnie wychwytywanie węgla jest najczęściej stosowane w zakładach wykorzystujących spalanie paliw kopalnych do wytwarzania energii elektrycznej. Proces ten odbywa się na jeden z trzech podstawowych sposobów - dopalanie, spalanie wstępne i spalanie tlenowo-paliwowe. Spalanie wtórne polega na usunięciu CO2 po spaleniu paliwa kopalnego i przekształceniu go w gazy spalinowe, które składają się z CO2, pary wodnej, dwutlenku siarki i tlenku azotu.
Gdy gazy przemieszczają się przez komin lub komin, CO² jest wychwytywany przez „filtr”, który w rzeczywistości składa się z rozpuszczalników używanych do pochłaniania CO2 i pary wodnej. Ta technika jest skuteczna, ponieważ takie filtry można instalować w starszych instalacjach, unikając konieczności kosztownego remontu elektrowni.
Korzyści i wyzwania:
Dotychczasowe wyniki tych procesów były zachęcające - z możliwością eliminacji do 90% CO 2 z emisji (w zależności od rodzaju instalacji i zastosowanej metody). Istnieją jednak obawy, że niektóre z tych procesów zwiększają całkowity koszt i zużycie energii przez elektrownie.
Według raportu Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) z 2005 r. Dodatkowe koszty wahają się od 24 do 40% w przypadku elektrowni węglowych, od 11 do 22% w przypadku elektrowni gazowych i od 14 do 25% w przypadku połączonego cyklu zgazowania opartego na węglu systemy. Dodatkowe zużycie energii powoduje również większe ograniczenie emisji.
Ponadto, chociaż operacje CC są w stanie drastycznie zmniejszyć CO², mogą dodawać inne zanieczyszczenia do powietrza. Ilość rodzajów zanieczyszczeń zależy od technologii i waha się od amoniaku i tlenków azotu (NO i NO²) do tlenków siarki i tlenków disiarczkowych (SO, SO², SO³, S²O, S²O³. Itp.). Jednak naukowcy opracowują nowe techniki, które, jak mają nadzieję, zmniejszą zarówno koszty, jak i zużycie i nie wygenerują dodatkowych zanieczyszczeń.
Przykłady:
Dobrym przykładem procesu Carbon Capture jest projekt Petro Nova, elektrownia węglowa w Teksasie. Zakład ten zaczął być modernizowany przez amerykański Departament Energii (DOE) w 2014 roku, aby pomieścić największą na świecie operację wychwytywania dwutlenku węgla po spalaniu.
Składając się z filtrów wychwytujących emisje i infrastruktury, która umieściłaby je z powrotem na Ziemi, DOE szacuje, że ta operacja będzie w stanie wychwycić 1,4 miliona ton CO2 które wcześniej zostałyby wypuszczone w powietrze.
W przypadku wstępnego spalania CO² zostaje uwięziony jeszcze przed spaleniem paliwa kopalnego. Tutaj węgiel, ropa naftowa lub gaz ziemny są ogrzewane w czystym tlenie, co powoduje powstanie mieszaniny tlenku węgla i wodoru. Ta mieszanina jest następnie poddawana obróbce w katalizatorze za pomocą pary wodnej, która następnie wytwarza więcej wodoru i dwutlenku węgla.
Gazy te wprowadza się następnie do kolb, gdzie traktuje się je aminą (która wiąże się z CO 2, ale nie z wodorem); mieszanina jest następnie ogrzewana, powodując wzrost CO² tam, gdzie może być zebrany. W końcowym procesie (spalanie tlenowo-paliwowe) paliwo kopalne jest spalane w tlenie, w wyniku czego powstaje mieszanina gazowa pary i CO². Para i dwutlenek węgla są oddzielane przez chłodzenie i sprężanie strumienia gazu, a po oddzieleniu CO 2 jest usuwany.
Inne wysiłki w zakresie wychwytywania dwutlenku węgla obejmują budowanie struktur miejskich ze specjalnymi urządzeniami do wydobywania CO2 z powietrza. Przykładem może być Torre de Especialidades w Meksyku - szpital, który jest otoczony fasadą o powierzchni 2500 m² złożoną z Prosolve370e. Zaprojektowana przez berlińską firmę Elegant Embellishments ta specjalnie ukształtowana fasada jest w stanie przepuszczać powietrze przez swoje siatki i opiera się na procesach chemicznych w celu odfiltrowania smogu.
Chińskie Phoenix Towers - planowany projekt serii wież w Wuhan w Chinach (które będą również najwyższe na świecie) - ma również zostać wyposażony w operację wychwytywania dwutlenku węgla. W ramach wizji projektantów stworzenia budynku, który jest zarówno imponująco wysoki, jak i ekologiczny, obejmują one specjalne powłoki na zewnątrz konstrukcji, które będą wyciągać CO² z powietrza lokalnego miasta.
Potem jest pomysł na „sztuczne drzewa”, który przedstawił profesor Klaus Lackner z Wydziału Inżynierii Ziemi i Środowiska na Uniwersytecie Columbia. Składające się z plastikowych liści pokrytych żywicą zawierającą karbonatyzację sodu - która w połączeniu z dwutlenkiem węgla tworzy wodorowęglan sodu (inaczej soda oczyszczona) - te „drzewa” zużywają CO² w taki sam sposób, jak prawdziwe drzewa.
Opłacalna wersja tej samej technologii stosowanej do szorowania CO² z powietrza w łodziach podwodnych i promach kosmicznych, liście są następnie czyszczone za pomocą wody, która w połączeniu z wodorowęglanem sodu daje rozwiązanie, które można łatwo przekształcić w biopaliwo.
We wszystkich przypadkach proces wychwytywania dwutlenku węgla sprowadza się do znalezienia sposobów na usunięcie szkodliwych zanieczyszczeń z powietrza, aby zmniejszyć ślad ludzkości. Przechowywanie i ponowne wykorzystanie również wchodzą w równanie w nadziei, że da naukowcom więcej czasu na opracowanie alternatywnych źródeł energii.
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat wychwytywania dwutlenku węgla. Oto, czym jest dwutlenek węgla ?, Co powoduje zanieczyszczenie powietrza ?, Co jeśli spalimy wszystko ?, Zegarek globalnego ocieplenia: Jak dwutlenek węgla krwawi po całej ziemi, a świat musi dążyć do emisji o zerowej emisji dwutlenku węgla.
Aby uzyskać więcej informacji na temat działania funkcji Carbon Capture, zapoznaj się z tym filmem organizacji Carbon Capture and Storage Organisation:
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Ziemi, zapoznaj się z Przewodnikiem eksploracji Układu Słonecznego NASA na Ziemi. A oto link do Obserwatorium Ziemi NASA.
Mamy też odcinki Astronomy Cast poświęcone planecie Ziemia i zmiany klimatu. Posłuchaj tutaj, odcinek 51: Ziemia, odcinek 308: zmiany klimatu.
Źródła:
- Wikipedia - wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla
- Carbon Capture Storage Association - Co to jest CCS?
- Zielone fakty - wychwytywanie i magazynowanie CO²
- Global CCS Institute - Co to jest CCS?
