Co kdyby bylo možné vysát všechny škodlivé látky ze vzduchu, aby nebyly takové nepříjemnosti? Co kdyby bylo možné tyto atmosférické znečišťující látky přeměnit zpět na fosilní paliva nebo možná ekologicky šetrná biopaliva? Proč bychom se tedy mohli obávat mnohem méně o smogu, respiračních nemocech a důsledcích, které mají vysoké koncentrace těchto plynů na planetě.
Toto je základ Carbon Capture, relativně nový koncept, kde je oxid uhličitý zachycen v bodových zdrojích - jako jsou továrny, elektrárny na zemní plyn, palivové elektrárny, velká města nebo na jakémkoli jiném místě, kde je známo, že se vyskytují velké koncentrace CO2? . Tento CO² lze poté uložit pro budoucí použití, přeměnit na biopaliva nebo jednoduše vrátit zpět na Zemi, aby nevnikl do atmosféry.
Popis:
Stejně jako mnoho dalších nedávných vývojů je zachycování uhlíku součástí nové sady postupů, které se společně nazývají geoinženýrství. Účelem těchto postupů je změnit klima tak, aby působilo proti účinkům globálního oteplování, obecně zaměřením na jeden z hlavních skleníkových plynů. Tato technologie existuje již nějakou dobu, ale až v posledních letech byla navržena jako prostředek boje proti změně klimatu.
V současné době je zachycování uhlíku nejčastěji používáno v rostlinách, které se spoléhají na spalování fosilních paliv při výrobě elektřiny. Tento proces se provádí jedním ze tří základních způsobů - dohoření, předspalování a spalování kyslíkem a palivem. Následné spalování zahrnuje odstranění CO2 po spálení fosilního paliva a jeho přeměna na spaliny, které se skládají z CO2, vodní páry, oxidů síry a oxidu dusíku.
Když plyny prochází komínem nebo komínem, CO² je zachycen „filtrem“, který ve skutečnosti sestává z rozpouštědel, která se používají k absorpci CO2 a vodní páry. Tato technika je účinná v tom, že takové filtry mohou být dovybaveny staršími elektrárnami, čímž se vyhýbá nutnosti nákladné generální opravy elektrárny.
Výhody a výzvy:
Výsledky těchto procesů jsou zatím povzbudivé - což se může pochlubit možností, že až 90% CO² bude odstraněno z emisí (v závislosti na typu zařízení a použité metodě). Existují však obavy, že některé z těchto procesů zvyšují celkovou cenu a spotřebu energie elektráren.
Podle zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) z roku 2005 se dodatečné náklady pohybují od 24 do 40% u uhelných elektráren, 11 až 22% u elektráren na zemní plyn a 14 až 25% u kombinovaného cyklu zplyňování na bázi uhlí systémy. Další spotřeba energie také vytváří více ve způsobu emisí.
Navíc, zatímco operace CC jsou schopny drasticky snížit CO², mohou do ovzduší přidávat další znečišťující látky. Množství znečišťujících látek závisí na technologii a pohybuje se od oxidů amoniaku a dusíku (NO a NO²) po oxidy síry a oxidy síry (SO, SO², S03, S²O, S²O3 atd.). Vědci však vyvíjejí nové techniky, u nichž doufají, že sníží náklady i spotřebu a nebudou vytvářet další znečišťující látky.
Příklady:
Dobrým příkladem procesu zachycování uhlíku je projekt Petro Nova, uhelná elektrárna v Texasu. Tato elektrárna začala být modernizována americkým ministerstvem energetiky (DOE) v roce 2014, aby vyhověla největší operaci zachycování uhlíku po spalování na světě.
DOE se skládá z filtrů, které by zachytávaly emise, a infrastruktury, která by je umístila zpět na Zemi, odhaduje, že tato operace bude schopna zachytit 1,4 milionu tun CO2 to by dříve bylo vypuštěno do vzduchu.
V případě předběžného spalování se CO2 zachytí dříve, než se fosilní palivo spálí. Zde je uhlí, ropa nebo zemní plyn zahříván v čistém kyslíku, což vede ke směsi oxidu uhelnatého a vodíku. Tato směs se pak v katalyzátoru zpracuje parou, která potom produkuje více vodíku a oxidu uhličitého.
Tyto plyny jsou pak přiváděny do baněk, kde jsou ošetřeny aminem (který se váže s CO2, ale ne vodíkem); směs se poté zahřeje, což způsobí, že se CO 2 zvedne tam, kde se může shromažďovat. V konečném procesu (spalování kyslíku a paliva) se fosilní palivo spaluje v kyslíku, což vede ke směsi plynů a páry CO2. Pára a oxid uhličitý se oddělují ochlazováním a stlačováním proudu plynu a jakmile se oddělí, CO2 se odstraní.
K dalším snahám o zachycování uhlíku patří výstavba městských struktur se zvláštními zařízeními pro těžbu CO2 ze vzduchu. Příkladem může být Torre de Especialidades v Mexico City - nemocnice, která je obklopena fasádou 2500 m² složenou z Prosolve370e. Tato speciálně tvarovaná fasáda, navržená berlínskou firmou Elegant Embellishments, je schopna protlačovat vzduch skrz mříže a odfiltrovat smog pomocí chemických procesů.
Očekává se, že čínská Phoenix Towers bude mít na starosti plánovaný projekt řady věží ve Wu-chanu v Číně (která bude zároveň nejvyšší na světě). V rámci vizí designérů vytvořit budovu, která je působivě vysoká a udržitelná, patří mezi ně speciální nátěry na vnější straně struktur, které budou čerpat CO² z místního městského vzduchu.
Pak je tu nápad na „umělé stromy“, který předložil profesor Klaus Lackner z Ústavu zemského a environmentálního inženýrství na Columbia University. Skládají se z plastových listů, které jsou potaženy pryskyřicí, která obsahuje uhličitan sodný - který v kombinaci s oxidem uhličitým vytváří hydrogenuhličitan sodný (aka. Jedlá soda) - tyto „stromy“ spotřebovávají CO² stejným způsobem jako skutečné stromy.
Cenově výhodná verze téže technologie, která se používá k čištění CO² ze vzduchu v ponorkách a kosmických raketoplánech, se pak listy čistí pomocí vody, která v kombinaci s hydrogenuhličitanem sodným poskytuje řešení, které lze snadno přeměnit na biopalivo.
Ve všech případech se proces Carbon Capture zaměřuje na hledání způsobů, jak odstranit škodlivé znečišťující látky ze vzduchu, aby se snížila stopa lidstva. Skladování a opětovné použití také vstupují do rovnice v naději, že vědcům poskytnou více času na vývoj alternativních zdrojů energie.
Zde jsme psali mnoho zajímavých článků o zachycování uhlíku zde ve Space Magazine. Tady je Co je oxid uhličitý? Co způsobuje znečištění ovzduší ?, Co když všechno spálíme ?, Sledování globálního oteplování: Jak se oxid uhličitý vypouští na Zemi a svět se musí zaměřit na téměř nulové emise uhlíku.
Další informace o fungování programu Carbon Capture naleznete v tomto videu od organizace Carbon Capture and Storage Organisation:
Pokud byste chtěli získat více informací o Zemi, podívejte se na Průvodce průzkumem sluneční soustavy NASA na Zemi. A tady je odkaz na observatoř Země NASA.
Máme také epizody obsazení astronomie Cast o planetě Zemi a změně klimatu. Poslouchejte zde, Episode 51: Earth, Episode 308: Climate Change.
Zdroje:
- Wikipedia - zachycování a ukládání uhlíku
- Carbon Capture Storage Association - Co je to CCS?
- Zelená fakta - zachycení a ukládání CO²
- Globální institut CCS - Co je to CCS?
