Direkte luftopsamling:Hvor avanceret er teknologien til at opsuge kuldioxid, og kan den bremse klimaændringerne?

Menneskeheden skal fjerne op til 660 milliarder tons kuldioxid (CO₂) fra atmosfæren inden udgangen af ​​århundredet for at begrænse den globale opvarmning til 1,5°C. Det fremgår af den seneste rapport fra Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), som baserede sit estimat på atmosfæriske CO₂-koncentrationer målt i 2020.

At fjerne så meget CO₂ vil involvere mere end blot at plante en masse træer. Ingeniører og videnskabsmænd udvikler teknologier til direkte luftindfangning (DAC), som formodes at trække enorme mængder CO₂ fra atmosfæren, mens de bruger meget lidt jord og vand.

En typisk DAC-enhed bruger store blæsere til at skubbe luft gennem et flydende eller fast materiale, som kan binde og fjerne CO₂, på samme måde som menneskets lunger udvinder ilt. Materialet regenereres ved opvarmning og efterlader koncentreret CO₂.

Den koncentrerede CO₂ kan enten opbevares permanent, sædvanligvis under jorden i udtømte olie- og gasreservoirer, eller bruges til at fremstille nyttige kemikalier såsom syntetiske brændstoffer. Disse brændstoffer vil frigive CO₂ igen, når de brændes og er derfor teknisk kulstofneutrale.

Fortalere for teknologien siger, at dette kan reducere behovet for fossile brændstoffer og hjælpe industrier, der er svære at dekarbonisere, såsom luftfart, med at nå netto nul-emissioner. Andre bekymrer sig om, at DAC tilbyder en distraktion fra det hårde arbejde med at skære ned på CO2-emissionerne.

Disse kritikere antyder, at de høje energiomkostninger og materialer, der bruges til DAC, gør det uoverkommeligt dyrt og så upraktisk på den stramme tidsskala, der er tilbage for at afværge katastrofale klimaændringer. Omkostningerne til at fjerne et ton CO₂ med DAC kan nå 600 USD (522 £).

DAC-teknologien er stadig i sin vorden. Det Internationale Energiagentur (IEA) forudser, at det vil fjerne 90 millioner tons om året i 2030, 620 millioner tons i 2040 og 980 millioner tons årligt i 2050.

Men som tingene ser ud, er kun 19 DAC-projekter kommet online siden 2010, som tilsammen fjerner 0,008 millioner tons CO₂ hvert år, svarende til omkring syv sekunders globale emissioner fra energiproduktion i 2021.

DAC-udviklere arbejder på projekter, der hver vil fjerne omkring 1 million tons CO₂ om året i midten af ​​2020'erne. Men de kan kæmpe for at forbedre energieffektiviteten og reducere omkostningerne hurtigt nok til at fjerne CO₂ i den nødvendige skala for at opfylde IEA's prognoser for 2030'erne. Her er hvorfor.

DAC-implementering tager fart

Den største enhed, der i øjeblikket er i drift, er Orca-fabrikken, som blev bygget af virksomheden Climeworks i Island i 2021. Så store som to skibscontainere sigter Orca mod at opfange og permanent opbevare op til 4.000 tons CO₂ årligt ved at opløse det i vand og pumpe det under jorden, hvor det vil reagere for at danne sten.

Så meget ville 170.000 træer på 340 hektar jord absorbere på et år. Desværre frøs koldt vejr i begyndelsen af ​​2022 maskineriet og lukkede anlægget.

Carbon Engineering, en anden DAC-udvikler, planlægger at installere en enhed i Texas i USA, som den siger vil fjerne og opbevare op til 1 million tons CO₂ om året, når den begynder at fungere i 2024. Denne satsning inkluderer en investering på flere millioner dollars. fra United Airlines, som forsøger at kompensere for emissioner fra sine flyvninger samt erhverve syntetiske brændstoffer.

Kulstofneutrale brændstoffer kan erstatte olie i fly og langdistance godskøretøjer. Men luft-til-brændstof-teknologier har stadig brug for en mere konkurrencedygtig forretningsmodel end fossilindustrien.

Dette sker næppe hurtigt, da sidstnævnte er så veletableret og subsidieret, mens teknologien bag luft-til-brændstof er rudimentær og kræver betydelige investeringer for at opskalere.

Omkostningerne falder for langsomt

IEA har anslået, at fjernelse af op til 1 milliard tons CO₂ om året fra luften med DAC-anlæg i 2050 vil forbruge op til 1.667 terawatt-timer energi – svarende til 1 % af det globale forbrug i 2019.

Omkostningerne forventes at falde til mellem US$125 og US$335 pr. ton CO₂ i 2030'erne, med udsigt til at nå under US$100 i 2040. Dette vil afhænge af, at DAC-enheder installeres, og at udviklere lærer af disse demonstrationsenheder, svarende til hvordan omkostningerne til solenergi faldt over tid.

DAC kan blive økonomisk levedygtig i 2030'erne, hvis faldende omkostninger dækkes af den stigende pris på kulstof i skattesystemer. Ifølge Den Internationale Valutafond ramte den gennemsnitlige CO₂-pris i de lande, hvor der findes kulstofafgifter eller prismekanismer, 6 USD pr. ton i 2022 og forventes at stige til 75 USD i 2030.

EU's emissionshandelssystem prissatte et ton CO₂ til 90 USD pr. ton i 2022. Inflationsreduktionsloven øgede for nylig skattefradrag for virksomheder, der fjerner og opbevarer CO₂ i USA, fra 50 USD pr. ton til 180 USD.

Men høje kulstofpriser er langt fra normen andre steder. I Kina svævede kulstofprisen mellem 6 og 9 USD pr. ton i 2021 og 2022.

DAC kan også blive levedygtig, hvis den CO₂, den fjerner, tjene penge på. Men dette er risikabelt. En anvendelse af DAC er forbedret olieudvinding, som involverer pumpning af koncentreret CO₂ under jorden for at udvinde mere olie.

Skøn tyder på, at denne metode kunne udlede 1,5 ton CO₂ for hvert ton fjernet. Selvom denne strategi kunne reducere nettoemissionerne fra konventionel olieproduktion, ville den stadig tilføje kulstof til atmosfæren.

Muligheder kan opstå i industrier, der har brug for koncentreret CO₂, som fødevareproducenter. CO₂-prisen er steget fra 235 USD pr. ton i september 2021 til op mod 1.200 USD for nylig.

Dette skyldes, at størstedelen af ​​CO₂ i Storbritannien kommer fra gødningsindustrien, hvor de stigende naturgaspriser har skabt kaos. Selvom den nuværende globale efterspørgsel er begrænset til omkring 250 millioner -300 millioner tons om året, kan DAC snart tilbyde en mere overkommelig og klimaneutral forsyning af CO₂.

Nye teknologier kan være med til at gøre DAC billigere. For eksempel sigter en DAC-start-up baseret i Storbritannien ved navn Mission Zero Technologies på at bruge elektricitet i stedet for varme til at regenerere det CO₂-absorberende materiale i DAC-enheder. Dette, hævder virksomheden, ville firedoble energikravene til DAC.

Desværre er omkostningsestimaterne for DAC meget usikre. Det skyldes blandt andet, at de ofte kommer fra udviklerne selv frem for uafhængig forskning. Der er ingen almindeligt accepteret tilgang til at kvantificere de faktiske omkostninger ved DAC, men min forskergruppe arbejder på at verificere de fjernelsesomkostninger, der hævdes af DAC-udviklere og forudsiges af IEA med et globalt netværk af akademikere og industrifolk.

Vil DAC bremse den globale opvarmning?

The world needs to build about 30 DAC plants capable of removing more than 1 million tons of CO₂ a year every year between 2020 and 2050. With only a few such plants expected to be operational by the mid-2020s, overcoming this shortfall will be hard, especially if costs remain high and breakthrough DAC technologies are not discovered and commercialized.

I believe that DAC is still an essential tool for slowing global warming. When the predicted cost reductions are achieved, DAC will unlock the path to large-scale CO₂ removal with a much smaller land and water footprint than other removal technologies in the 2030s and beyond.

The role of DAC is not to compensate for rising emissions in the 2020s, but to close the emission gap and bring atmospheric CO₂ concentration down to limit global warming to 1.5°C during the decade and a bit approaching 2050. This is why governments and businesses should focus on ending their reliance on fossil fuels while supporting the research and development of DAC technology to drive its costs down. + Udforsk yderligere

How not to solve the climate change problem

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.