Er det muligt at fjerne kuldioxid fra atmosfæren?

Sidste uge, medierne rapporterede, at atmosfærisk kuldioxid er på sit højeste niveau i mere end 4 millioner år. Kuldioxid i atmosfæren er en af ​​de primære drivkræfter for global opvarmning. Dypet i drivhusgasser forbundet med reducerede rejser under pandemien var et flygtigt blip i den større tendens til menneskeskabte klimaændringer - klimaændringer drevet af menneskelige aktiviteter. En grund til dette er visse industrier, som fortsatte med at udlede drivhusgasser.

En teknologi kaldet "direkte luftopsamling" kan bogstaveligt talt suge kuldioxid ud af luften. Mihri Ozkan, en UC Riverside professor i elektrisk og computerteknik, for nylig offentliggjort en kommentar til direkte luftfangst. Hun er hovedorganisator for EN13 -Simposium for klimaændringer og afbødningsteknologier, der vil fokusere på direkte luftfangstteknologier senere på efteråret. Her, Professor Ozkan besvarer nogle spørgsmål om gennemførligheden af ​​direkte luftfangst.

Sp .:Hvorfor er industriel kuldioxid, eller CO ₂ , svært at fjerne?

A:Ifølge Mauna Loa -observatoriet på Hawaii, atmosfærisk CO ₂ niveauer i dag er steget til et gennemsnit på næsten 420 dele pr. million. Det er 50% højere end før den industrielle revolution, når niveauerne var på 280 ppm. Desværre, næsten 1,9 milliarder tons industri CO ₂ emissioner hvert år kan ikke undgås ved hjælp af mere gennemførlige produktionsteknologier. Industrielle processer med betydelig CO ₂ emissioner, der er vanskelige at undgå, er cementfremstilling, behandling af naturgas, produktion af jern, stål, ammoniak/urinstof og biobrændstof, og forskellige petrokemiske processer, der producerer kemikalier, plast, og fibre.

Q:Du har for nylig offentliggjort muligheden for direkte luftopsamling af kuldioxid for at fjerne det fra atmosfæren. Kan du opsummere, hvordan disse teknologier fungerer?

A:Direkte luftopsamling, eller DAC, af CO ₂ kan hjælpe med at håndtere vanskeligt undgåelige emissioner som dem, jeg har nævnt ovenfor. Enkelt sagt, DAC bruger flydende eller faste sorbenter til at fange CO ₂ direkte fra atmosfæren. Luft kommer først ind fra indløbene og passerer gennem kontaktorer, hvor CO ₂ er fanget. Senere, fanget CO ₂ frigives til permanent opbevaring eller genbrug i forskellige industrielle applikationer.

Sp .:Hvad er de potentielle miljømæssige og økonomiske omkostninger, samt fordelene ved direkte luftfangst?

A:Kapitalomkostninger til udstyr og kommercialiseringsomkostninger er hovedovervejelser for DAC -anlæg. For de flydende opløsningsmiddelbaserede systemer, størstedelen af ​​kapitaludgifterne er kontaktorarrays til adskillelse af gasser, oxyfyret calciner-en ovntype, der bruges til at fjerne CO ₂ af faste materialer - slaker, ætsning, klarer og kondensatorenheder. For det solide sorbentbaserede system, omkring 80% af kapitalen er forbundet med nitrogenfunktionaliserede porøse materialer, og det resterende er forbundet med den oxy-fyrede calciner, vakuumpumpe, og varmeveksler.

Flydende opløsningsmiddelbaserede systemer koster lidt mere at drive end de faste sorbentbaserede systemer. Dette skyldes hovedsageligt høje energibehov, når sorbenten eller opløsningsmidlet opvarmes for at fjerne CO ₂ og klar til genbrug, sammen med den elektricitet, der kræves for at køre ventilatorerne.

Jord- og vandforbrug er yderligere overvejelser for DAC. Til en moderne flydende opløsningsmiddel DAC -teknologi til opsamling af 1 ton CO ₂ , systemet bruger næsten 1-7 tons vand. Ud over, et moderne DAC -anlæg drevet geotermisk og med 1 ton om året opsamlingskapacitet kræver et landområde mellem 0,2–0,6 kvadratkilometer (eller ca. 0,1 til 0,4 kvadratkilometer). Selvom DAC ikke kræver dyrkbar jord, størrelsen af ​​den krævede jord kan ændre sig baseret på den type energidrevne system, der bruges i operationer.

Sp .:Er direkte luftopsamling en god mulighed for hurtigt at dekarbonisere industrien?

A:På dette tidspunkt, med den nuværende status for DAC -teknologi, det kan bidrage til at kompensere for emissioner fra sektorer, der er svære at afkarbonisere. For at opfylde globale mål - fjernelse af 1, 000 gigaton CO ₂ i 2100 - alene ved hjælp af DAC, næsten 13, 000 DAC -anlæg med 1 ton CO ₂ om året kapacitet er nødvendig i dag. Vi har brug for en investering på næsten 1,7 billioner dollar globalt. Af den grund, andre negative emissionsteknologier skal overvejes, hvor de er mere overkommelige og effektive.

Sp .:Hvilke handlinger skal regeringer og industrier tage for at reducere drivhusgasemissioner?

A:Privat investor, regering, og virksomhedens investeringer kan bidrage til at dække de høje kapitalomkostninger ved DAC -projekterne og kan også bidrage til at skalere eksisterende fangstkapacitet på anlæg. Nu, der er nye initiativer fra hele verden fra regeringerne. I USA, 45Q -skattefradragsprogrammet tilskynder virksomheder til at gå grønt. For at forhindre klimakriser, vi er nødt til at afkøle alle sektorer. Regeringer rundt om i verden er nødt til at bringe politikker til at bevæge sig i denne retning, især dem, der er stærkt industrialiserede.

Q:Din forskning søger at udvikle bæredygtig energilagring og kilder, ofte ved hjælp af genbrugte eller ufarlige materialer, som sand, svampe, og plastflasker. Hvad arbejder du med lige nu?

A:Min forskning fokuserer på elektrificering af transport; Derfor fokuserer vi på at udvikle spilskifterideer til fremstilling af lithium-ion-batterier. Det samlede antal elbiler i 2030 forventes at være næsten 10 gange mere end i dag. Et "Battery Rush" er startet! Vores forskningsgruppe undersøger måderne at gøre litium-ion-batterier mere bæredygtige ved at bruge naturlige, vedvarende kilder og affaldsmaterialer som plast og glas. Vi fokuserer også på nye solid-state og ukonventionelle batterier.