Warum neue CO₂-Capture-Technologie nicht die magische Kugel gegen den Klimawandel ist

Warum neue CO₂-Capture-Technologie nicht die magische Kugel gegen den Klimawandel ist Wenn es nur so einfach wäre. Olivier Le Moal / Shutterstock

Laut einer jüngsten großen UNO berichtenWenn wir den Temperaturanstieg auf 1.5 ° C begrenzen und die katastrophalsten Auswirkungen des Klimawandels verhindern wollen, müssen wir die globalen CO₂-Emissionen durch 2050 auf Null reduzieren. Dies bedeutet, dass der Verbrauch fossiler Brennstoffe schnell beseitigt werden muss. Um diesen Übergang jedoch abzufedern und die Bereiche auszugleichen, in denen Brennstoffe derzeit nicht ersetzt werden, müssen wir CO₂ aktiv aus der Atmosphäre entfernen. Bäume pflanzen und rewilding sind a großer Teil dieser Lösung, aber wir werden höchstwahrscheinlich weitere technologische Unterstützung benötigen, um den Klimazerfall zu verhindern.

Als jüngste Nachrichten bekannt wurden, dass das kanadische Unternehmen Carbon Engineering bekannte Chemie zur Abscheidung von CO₂ aus der Atmosphäre zu einem Preis von weniger als $ 100 pro Tonne genutzt hat, begrüßten viele Medien den Meilenstein magic bullet. Leider ist das Gesamtbild nicht so einfach. Es ist ein heikles Geschäft, das Gleichgewicht zwischen der Kohlenstoffquelle und der Kohlenstoffsenke wirklich umzukehren, und wir sind der Ansicht, dass die Energiekosten und die voraussichtlichen nachgelagerten Verwendungen von abgeschiedenem CO₂ bedeuten, dass das „Geschoss“ von Carbon Engineering alles andere als magisch ist.

Da CO₂ nur einen Anteil von 0.04% der Moleküle in unserer Luft ausmacht, könnte die Erfassung dieses Effekts wie ein technologisches Wunder wirken. Aber Chemiker haben es seit dem 18-Jahrhundert in kleinen Maßstäben gemacht, und es kann sogar - wenn auch ineffizient - mit Vorräten aus dem lokalen Baumarkt ausgeführt werden.

Wie die Chemiestudenten der Sekundarschule wissen, reagiert CO₂ mit Kalkwasser (Calciumhydroxid-Lösung) und bildet milchig-weißes, unlösliches Calciumcarbonat. Andere Hydroxide fangen auf dieselbe Weise CO₂ ein. Lithiumhydroxid war die Grundlage der CO₂-Absorber Das hielt die Astronauten auf Apollo 13 am Leben und Kaliumhydroxid fängt CO₂ so effizient ein, dass es zur Messung des Kohlenstoffgehalts einer verbrannten Substanz verwendet werden kann. Der Apparat aus dem 19. Jahrhundert, der in diesem letzteren Verfahren verwendet wurde, ist immer noch auf dem Logo der American Chemical Society zu finden.

Leider ist dies kein kleines Problem mehr - wir müssen jetzt Milliarden Tonnen CO₂ schnell einfangen.

Die Technik von Carbon Engineering ist Hydroxid-Chemie vom Feinsten. In seiner Pilotanlage in British Columbia wird Luft von großen Ventilatoren angesaugt und Kaliumhydroxid ausgesetzt, mit dem CO₂ zu löslichem Kaliumcarbonat reagiert. Diese Lösung wird dann mit Calciumhydroxid kombiniert, wobei festes und leicht abtrennbares Calciumcarbonat zusammen mit Kaliumhydroxidlösung hergestellt wird, die wiederverwendet werden kann.

Klima Calciumcarbonat kann als Bodendünger verwendet werden. Nordisches Mondlicht / Shutterstock

Dieser Teil des Prozesses kostet relativ wenig Energie und sein Produkt besteht im Wesentlichen aus Kalkstein - aber die Bergung von Kalziumkarbonat löst unser Problem nicht. Obwohl Calciumcarbonat in der Landwirtschaft und im Bauwesen Verwendung findet, wäre dieses Verfahren als kommerzielle Quelle viel zu teuer. Es ist auch keine praktikable Option für eine staatlich finanzierte Kohlenstoffspeicherung aufgrund der massiven Mengen an Calciumhydroxid, die erforderlich wären. Um realisierbar zu sein, muss die direkte Luftförderung als Produkt konzentriertes CO₂ erzeugen, das entweder sicher gelagert oder verwendet werden kann.

Somit wird das feste Calciumcarbonat auf 900 ° C erhitzt, um reines CO & sub2; zu gewinnen. Dieser letzte Schritt erfordert sehr viel Energie. In der erdgasbefeuerten Anlage von Carbon Engineering erzeugt der gesamte Zyklus für jede aus der Luft gefangene Tonne eine halbe Tonne CO₂. Die Anlage fängt dieses zusätzliche CO₂ ein und könnte natürlich mit erneuerbarer Energie für eine gesündere Kohlenstoffbilanz betrieben werden - aber das Problem, was mit all dem gewonnenen Gas zu tun ist, bleibt bestehen.

Das Schweizer Start-up-Unternehmen Climeworks verwendet ähnlich gewonnenes CO₂ Photosynthese unterstützen und Ernteerträge in nahegelegenen Gewächshäusern verbessern, aber der Preis ist noch lange nicht wettbewerbsfähig. CO₂ kann an anderer Stelle bereits für ein Zehntel des Gewinns von $ 100 von Carbon Engineering bezogen werden. Es gibt auch viel billigere Möglichkeiten für Regierungen, Emissionen auszugleichen: Es ist viel einfacher, CO₂ an der Emissionsquelle abzufangen, wo die Konzentration viel höher ist. Diese Technologie dürfte also vor allem für hoch emittierende Industrien interessant sein, die von CO₂ mit umweltfreundlichen Referenzen profitieren könnten.

Zum Beispiel ist Occidental Petroleum, einer der Hauptnutzer von Verbesserte Ölrückgewinnung Methoden. Bei einem solchen Verfahren wird CO & sub2; in Ölbohrungen gepumpt, um die Menge an Rohöl, die dank eines erhöhten Bohrlochdrucks gewonnen werden kann, zu erhöhen und / oder die Fließeigenschaften des Öls selbst zu verbessern. Einschließlich der Energiekosten für den Transport und die Raffination dieses zusätzlichen Öls wird die Verwendung der Technologie auf diese Weise wahrscheinlich die Nettoemissionen erhöhen und nicht verringern.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Carbon Engineering-Aktivitäten ist ihre Luft zu Brennstoffen Technologie, bei der CO₂ in brennbaren flüssigen Brennstoff umgewandelt wird, der wieder verbrannt werden kann. Theoretisch sieht dies einen CO2-neutralen Brennstoffkreislauf vor, vorausgesetzt jeder Schritt des Prozesses wird mit erneuerbarer Energie betrieben. Allerdings ist auch diese Verwendung noch weit von einer negativen Emissionstechnologie entfernt.

Metallorganische Gerüste sind poröse Feststoffe, die CO₂ einfangen können.

Es gibt vielversprechende Alternativen am Horizont. Metallorganische Gerüste sind schwammähnliche Feststoffe, die die äquivalente CO₂-Oberfläche eines Fußballfeldes in den Boden drücken Größe eines Zuckerwürfels. Die Nutzung dieser Oberflächen zur CO₂-Abscheidung erfordert weit weniger Energie - und Unternehmen haben begonnen, ihr wirtschaftliches Potenzial zu erkunden. Die großtechnische Produktion wurde jedoch nicht perfektioniert, und aufgrund ihrer langfristigen Stabilität für nachhaltige CO₂-Abscheidungsprojekte sind ihre hohen Kosten noch nicht verdient.

Mit wenig Chance, dass Technologien, die sich noch im Labor befinden, innerhalb des nächsten Jahrzehnts für die Erfassung im Gigatonnen-Maßstab bereit sein werden, sind die Methoden von Carbon Engineering und Climeworks die besten, die wir derzeit haben. Aber es ist wichtig zu wissen, dass sie bei weitem nicht perfekt sind. Wir werden so schnell wie möglich zu effizienteren Methoden zur CO₂-Abscheidung wechseln müssen. Als Gründer von Carbon Engineering, David Keith weist darauf hin,Technologien zur Entfernung von Kohlendioxid werden von politischen Entscheidungsträgern überhyppt und erhielten bisher „außerordentlich wenig“ Forschungsgelder.

Generell müssen wir der Versuchung widerstehen, die direkte Lufteinnahme als eine magische Kugel zu sehen, die uns davon abhält, sich mit unserer CO2-Abhängigkeit auseinanderzusetzen. Die Verringerung oder Neutralisierung der Kohlenstoffbelastung im Lebenszyklus von Kohlenwasserstoffbrennstoffen kann ein Schritt in Richtung auf negative Emissionstechnologien sein. Aber es ist nur ein Schritt. Nachdem man sich so lange auf der falschen Seite des Carbon-Ledgers befunden hat, ist es an der Zeit, über das reine Break-Even hinauszusehen.

Über den Autor

Chris Hawes, Dozent für Anorganische Chemie, Keele University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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