Kan havet være nøglen til at reducere kuldioxid i atmosfæren?

De fleste eksperter er enige om, at standsning af klimaændringer - og den globale opvarmning, ekstreme varmebegivenheder og stærkere storme, der følger med det - vil kræve fjernelse af kuldioxid og andre drivhusgasser fra atmosfæren. Men med mennesker, der udpumper anslået 37 milliarder tons kuldioxid årligt, nuværende strategier til at fange det ser ud til at komme til kort.

Nu, et UCLA-forskerhold har foreslået en vej, der kan hjælpe med at udvinde milliarder af metriske tons kuldioxid fra atmosfæren hvert år. I stedet for direkte at opfange atmosfærisk kuldioxid, teknologien ville udvinde det fra havvand, gør det muligt for havvandet at absorbere mere. Hvorfor? Fordi, pr volumenhed, havvand indeholder næsten 150 gange mere kuldioxid end luft.

Forskerne skitserer deres koncept, kaldet enkelttrins kulstofbinding og -lagring, eller sCS ² , i en artikel offentliggjort i dag i tidsskriftet ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

"For at afbøde klimaændringer, vi er nødt til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren på et niveau mellem 10 milliarder og 20 milliarder tons om året, " sagde seniorforfatter Gaurav Sant, direktør for UCLA Institute for Carbon Management og en Samueli Fellow og professor i civil- og miljøteknik og i materialevidenskab og teknik ved UCLA Samueli School of Engineering. "For at opfylde en løsning i den skala, vi er nødt til at hente inspiration fra naturen."

Da atmosfæren og oceanerne er i en tilstand af ligevægt, hvis der skulle udvindes kuldioxid fra havet, kuldioxid fra atmosfæren kan derefter opløses i det. I dette scenarie, havvand er som en svamp for kuldioxid, der allerede har absorberet sin fulde kapacitet, og sCS ² processen har til formål at vride det ud, lader svampen absorbere mere kuldioxid fra atmosfæren.

Den foreslåede teknologi vil omfatte en flowreaktor - et system, der kontinuerligt tilføres råmaterialer og producerer produkter. Havvandet ville strømme gennem et net, der tillader en elektrisk ladning at passere ind i vandet, gør det alkalisk. Dette starter et sæt kemiske reaktioner, der i sidste ende kombinerer opløst kuldioxid med calcium og magnesium, der er hjemmehørende i havvand, producerer kalksten og magnesit ved en proces, der ligner, hvordan muslingeskaller dannes. Det havvand, der strømmer ud, ville så være udtømt for opløst kuldioxid og klar til at optage mere. Et biprodukt af reaktionen, udover mineraler, er brint, som er et rent brændstof.

Ud over dets potentielle skala på milliarder af metriske tons, den tilgang, der er foreslået af UCLA-teamet, har vigtige fordele i forhold til nuværende ideer til at håndtere den atmosfæriske akkumulering af kuldioxid.

Navnet inkluderer "enkelt-trin" for at adskille det fra andre begreber, der kræver kuldioxid fra atmosfæren for at gennemgå en flertrins koncentrationsproces, før det kan opbevares. Og mens nogle planer foreslår lagring af opfanget kuldioxid i geologiske formationer såsom udtømte naturolie- og gasreservoirer, der er risiko for lækager, der returnerer kuldioxiden til atmosfæren. Derimod sCS ² er beregnet til varigt at lagre kuldioxid i form af faste mineraler.

"Det, der er rart ved at forvandle kuldioxid til en sten er, det går ingen steder, " sagde Sant, som er medlem af California NanoSystems Institute ved UCLA.

"Holdbar, sikker og permanent opbevaring er forudsætningen for vores løsning, " tilføjede førsteforfatter Erika Callagon La Plante, en tidligere UCLA-assistent-projektforsker, som i øjeblikket er assisterende professor ved University of Texas i Arlington.

Holdet udførte detaljerede analyser af materiale- og energiinput og de omkostninger, der kræves for at realisere deres koncept, samt hvad man skal gøre med biprodukterne. Ikke overraskende, i betragtning af den enorme omfang af kulstofudfordringen, de anslår, at det ville tage næsten 1, 800 sCS ² anlæg til at immobilisere 10 milliarder tons kuldioxid hvert år, med en omkostning i billioner af dollars.

"Vi bør være klare:Håndtering og afbødning af kuldioxid er først og fremmest en økonomisk udfordring, " sagde Sant. "Mange af nutidens tilgange til kulstofhåndtering kræver enten mere ren energi, end vi kan producere, eller er uoverkommelige. Som sådan, vi er nødt til at skabe løsninger, der er tilgængelige, og som ikke vil forarme verden. Vi har forsøgt at bruge en linse af pragmatisme til at overveje, hvordan vi kan være i stand til at opnå syntetiske indgreb i et hidtil uset omfang, under hensyntagen til den begrænsede energi og økonomiske ressourcer, vi har."

Stadig, forskerne mener, at sCS ² , selv i mindre skalaer, repræsenterer et fremskridt inden for kulstoffangst og -lagring, der bør betragtes som en potentiel del af enhver overordnet strategi for at konfrontere klimaændringer.