Om det bara var så lätt. Olivier Le Moal / Shutterstock
Enligt en nyligen stor FN rapport, om vi ska begränsa temperaturhöjningen till 1.5 ° C och förhindra de mest katastrofala effekterna av klimatförändringen, måste vi minska den globala CO₂-utsläppen till noll noll genom 2050. Det innebär att man snabbt eliminerar användningen av fossila bränslen - men för att dämpa övergången och kompensera de områden där det för närvarande inte finns någon ersättning för brännbara ämnen, måste vi aktivt avlägsna CO2 från atmosfären. Att plantera träd och rewilding är a stor del av den här lösningen, men vi har högst sannolikt att behöva ytterligare tekniskt bistånd om vi ska förhindra klimatförändringar.
Så när nya nyheter framkom att det kanadensiska företaget Carbon Engineering har utnyttjat en del känd kemi för att fånga CO₂ från atmosfären till en kostnad av mindre än $ 100 per ton, hyllade många mediakällor milstolpen som en magic bullet. Tyvärr är den stora bilden inte så enkel. Att verkligen tippa balansen från kolkälla till kolsänka är en delikat affär, och vår uppfattning är att de involverade energikostnaderna och sannolikt nedströms användning av fångad CO2 betyder att kolteknikens "kula" är allt annat än magisk.
Med tanke på att CO₂ endast står för 0.04% av molekylerna i vår luft, kan det vara som ett tekniskt underverk att fånga det. Men kemister har gjort det på små skalor sedan 18th century, och det kan till och med ske - om än ineffektivt - med leveranser från den lokala hårdvaruaffären.
Som gymnasiekemi kommer eleverna att veta, reagerar CO₂ med kalkvatten (kalciumhydroxidlösning) för att ge mjölkvitt olösligt kalciumkarbonat. Andra hydroxider fångar CO2 på samma sätt. Litiumhydroxid var basen för CO₂ absorberare som rymde astronauterna på Apollo 13 och kaliumhydroxid fångar CO₂ så effektivt att det kan användas för att mäta kolhalten i en förbränd substans. Apparaten 19-talet som används i det senare förfarandet finns fortfarande på American Chemical Societys logotyp.
Tyvärr är detta inte ett mindre problem längre - vi behöver nu fånga miljarder ton CO₂ och snabbt.
Karbonteknikens teknik är vid bästa möjliga hydroxidkemi. Vid sin pilotanläggning i British Columbia dras luft in av stora fläktar och exponeras för kaliumhydroxid, med vilken CO2 reagerar för att bilda lösligt kaliumkarbonat. Denna lösning kombineras sedan med kalciumhydroxid, som producerar fast och lätt separerbart kalciumkarbonat, tillsammans med kaliumhydroxidlösning, som kan återanvändas.
Denna del av processen kostar relativt lite energi och dess produkt är i huvudsak kalksten - men att göra berg av kalciumkarbonat löser inte vårt problem. Även om kalciumkarbonat har användningsområden inom jordbruk och konstruktion, skulle denna process vara alltför dyr som kommersiell källa. Det är inte heller ett praktiskt alternativ för statligt finansierad koldioxidförvaring på grund av massiva kvantiteter kalciumhydroxid som skulle krävas. För att vara möjligt måste direktluftinsamling producera koncentrerad CO₂ som sin produkt, som antingen kan lagras säkert eller användas.
Således upphettas det fasta kalciumkarbonatet till 900 ° C för att återvinna ren CO2. Det här sista steget kräver en stor mängd energi. I kolteknikens naturgaseldade anläggning genererar hela cykeln ett halvt ton CO2 för varje ton som fångas från luften. Växten fångar denna extra CO₂ och kan givetvis drivas av förnybar energi för en hälsosammare kolbalans - men problemet med vad man ska göra med alla fångade gaser kvarstår.
Det schweiziska startföretaget Climeworks använder liknande CO₂ till hjälp fotosyntesen och förbättra växtutbytet i närliggande växthus, men priset är ännu inte nära konkurrenskraftigt. CO₂ kan anskaffas någon annanstans för så lite som en tiondel av Carbon Engineering's $ 100 bottenlinje. Det finns också mycket billigare sätt för regeringar att kompensera utsläpp: det är mycket lättare att fånga CO2 vid utsläppskällan där koncentrationen är mycket högre. Så den här teknologin är sannolikt främst intresserad av högemitterande industrier som kan dra nytta av CO₂ med gröna referenser.
Till exempel är en av de viktigaste investerarna i Carbon Engineering's fångstteknik Occidental Petroleum, en stor användare av Förbättrad oljeutvinning metoder. I en sådan metod pumpas CO2 i oljebrunnar för att öka mängden råolja som kan återvinnas, tack vare ökat brunnstryck och / eller förbättring av flytegenskaperna hos själva oljan. Men inklusive energikostnaden för att transportera och förädla denna extra olja, med hjälp av tekniken på detta sätt kommer sannolikt att öka nettoutsläppen, inte minska dem.
En annan nyckel talade om Carbon Engineerings verksamhet är dess Luft till bränsle teknik, där CO2 omvandlas till brännbart flytande bränsle, redo att brännas igen. Teoretiskt ger detta en kolneutral bränslecykel, förutsatt att varje steg i processen drivs med förnybar energi. Men även denna användning är fortfarande långt ifrån en negativ utsläppsteknik.
Metall-organiska ramverk är porösa fasta ämnen som kan fånga C02.
Det finns lovande alternativ i horisonten. Metall-organiska ramverk är svampliknande fastämnen som klämmer in ekvivalent CO₂-ytan på en fotbollsplan i storleken på en sockerkub. Att använda dessa ytor för CO₂-fånga kräver mycket mindre energi - och företagen har börjat undersöka sin kommersiella potential. Storskalig produktion har dock inte blivit perfekta, och frågor om deras långsiktiga stabilitet för långvariga CO₂-fångsprojekt innebär att deras höga kostnader ännu inte är meriterade.
Med liten chans att teknologier som fortfarande finns i laboratoriet kommer att vara redo för att fånga gigatronskala inom det närmaste decenniet, är metoderna som används av Carbon Engineering och Climeworks det bästa vi för närvarande har. Men det är viktigt att komma ihåg att de inte är nära perfekt. Vi måste byta till mer effektiva metoder för CO₂-fånga så fort vi kan. Som Carbon Engineering grundare David Keith själv påpekar, teknik för borttagning av kolväten överhypas av politiker och har hittills fått "utomordentligt lite" forskningsfinansiering.
Mer allmänt måste vi motstå frestelsen att se direkt luftfångst som en magisk kula som sparar oss från att behöva ta itu med vår koldioxidberoende. Att minska eller neutralisera kolbelastningen i livscykeln för kolvätebränslen kan vara ett steg mot negativa utsläppstekniker. Men det är bara det - ett steg. Efter att ha varit på fel sida av koldioxidboken så länge är det dags att se bortom att bara bryta jämnt.
Om författaren
Chris Hawes, föreläsare i oorganisk kemi, Keele University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
relaterade böcker
