Elektrogeokemi fanger kulstof, producerer brændstof, opvejer havforsuring

At begrænse den globale opvarmning til 2 grader celsius kræver ikke kun at reducere udledningen af ​​kuldioxid, men også aktiv fjernelse af kuldioxid fra atmosfæren. Denne konklusion fra det mellemstatslige panel om klimaændringer har givet anledning til øget interesse for "negative emissionsteknologier."

En ny undersøgelse offentliggjort 25. juni i Natur klimaændringer vurderer potentialet for nyligt beskrevne metoder, der opfanger kuldioxid fra atmosfæren gennem en "elektrogeokemisk" proces, der også genererer brintgas til brug som brændstof og skaber biprodukter, der kan være med til at modvirke havforsuring.

Første forfatter Greg Rau, en forsker ved Institut for Havvidenskab ved UC Santa Cruz og gæsteforsker ved Lawrence Livermore National Laboratory, sagde denne teknologi betydeligt udvider mulighederne for negative emissioner energiproduktion.

Processen bruger elektricitet fra en vedvarende energikilde til elektrolyse af saltvand til at generere brint og ilt, kombineret med reaktioner, der involverer globalt rigelige mineraler, for at producere en opløsning, der kraftigt absorberer og tilbageholder kuldioxid fra atmosfæren. Rau og andre forskere har udviklet flere relaterede metoder, som alle involverer elektrokemi, saltvand, og carbonat- eller silikatmineraler.

"Det reducerer ikke kun atmosfærisk kuldioxid, det tilføjer også alkalinitet til havet, så det er en todelt fordel, "Rau sagde." Processen omdanner simpelthen kuldioxid til et opløst mineralsk bicarbonat, som allerede er rigeligt i havet og hjælper med at modvirke forsuring."

Den negative emissionstilgang, der hidtil har fået størst opmærksomhed, er kendt som "biomasseenergi plus kulstofopsamling og -lagring" (BECCS). Dette involverer dyrkning af træer eller andre bioenergiafgrøder (som absorberer kuldioxid, mens de vokser), afbrænding af biomassen som brændsel til kraftværker, opsamling af emissioner, og begrave den koncentrerede kuldioxid under jorden.

"BECCS er dyrt og energimæssigt dyrt. Vi mener, at denne elektrokemiske proces med brintgenerering giver en mere effektiv og højere kapacitet måde at generere energi med negative emissioner på, " sagde Rau.

Han og hans medforfattere vurderede, at elektrogeokemiske metoder kunne, gennemsnitlig, øge energiproduktion og kulstoffjernelse med mere end 50 gange i forhold til BECCS, til tilsvarende eller lavere omkostninger. Han erkendte, at BECCS er længere fremme med hensyn til implementering, med nogle biomasseenergianlæg allerede i drift. Også, BECCS producerer elektricitet frem for mindre udbredt brint.

"Spørgsmålene er, hvordan man kan levere nok biomasse og omkostningerne og risikoen forbundet med at putte koncentreret kuldioxid i jorden og håbe på, at det bliver der, " sagde Rau.

De elektrogeokemiske metoder er blevet demonstreret i laboratoriet, men mere forskning er nødvendig for at skalere dem op. Teknologien vil sandsynligvis være begrænset til steder på kysten eller offshore med adgang til saltvand, rigelig vedvarende energi, og mineraler. Medforfatter Heather Willauer ved U.S. Naval Research Laboratory leder det mest avancerede projekt af denne type, et elektrolytisk-kationbyttermodul designet til at producere brint og fjerne kuldioxid gennem elektrolyse af havvand. I stedet for derefter at kombinere kuldioxid og brint for at lave kulbrintebrændstoffer (Flådens primære interesse), processen kunne modificeres til at omdanne og lagre kuldioxiden som havbicarbonat, dermed opnå negative emissioner.

"Det er tidlige dage inden for negativ emissionsteknologi, og vi er nødt til at holde et åbent sind om, hvilke muligheder der kan dukke op, "Rau sagde." Vi har også brug for politikker, der fremmer fremkomsten af ​​disse teknologier. "