Rangordning af produkter af indfanget kuldioxid efter klimagavn

Trække varmefangende kuldioxid ud af luften og gøre det til nyttige produkter, et koncept kaldet carbon capture og udnyttelse, har potentiale til at tilbyde både miljømæssige og økonomiske fordele.

Ved nogle optimistiske skøn, CCU kunne generere årlige indtægter på mere end 800 milliarder dollar inden 2030 og samtidig reducere klimaforandrende kuldioxidemissioner med op til 15%. Indfanget CO ₂ potentielt kan bruges til fremstilling af beton og andre byggematerialer, brændstoffer, plast, og forskellige kemikalier og mineraler, der bruges i industrien, landbrug, medicin og andre steder.

Men hvilke af disse produkter ville være mest nyttige for klimaet? Indtil nu, der har ikke været nogen omfattende undersøgelse, der sammenligner klimafordelene ved et komplet sortiment af potentielle CCU-afledte produkter.

En ny undersøgelse fra University of Michigan udfylder det kritiske hul ved at analysere 20 potentielle anvendelser af opsamlet kuldioxid i tre kategorier - beton, kemikalier og mineraler - og rangordne dem efter klimagevinster. Tidligere undersøgelser viste, at brug af CCU til fremstilling af produkter i disse tre kategorier har potentiale til at forbruge op til 6,2 gigaton kuldioxid årligt inden 2050.

UM-forskerne fandt ud af, at kun fire af de 20 "CCU-veje", de analyserede-to der bruger CO ₂ at fremstille beton og to, der bruger det til fremstilling af kemikalier - har større sandsynlighed end 50% for at generere en netto klimagevinst. En netto klimafordel betyder, at emissionerne undgås ved at bruge CCU -teknologi opvejer emissionerne, der genereres, mens CO opsamles ₂ og laver det endelige produkt.

Studiet, udført af forskere fra Center for Bæredygtige Systemer på UM's Skole for Miljø og Bæredygtighed og ved UM Afdeling for Maskinteknik, blev offentliggjort 22. august i tidsskriftet Miljøvidenskab og teknologi .

"Beslutninger om global skalering af CCU -operationer kræver vejledning om at identificere produkter, der maksimerer klimafordelene ved at bruge fanget CO ₂ , "sagde hovedforfatter Dwarak Ravikumar, en tidligere postdoktor ved U-M's Center for Sustainable Systems, der nu er på National Renewable Energy Laboratory.

"Vores placeringer vil hjælpe med at prioritere F &U -strategier i forhold til produkter med den største klimafordel, samtidig med at vi undgår veje, der pådrager sig en betydelig klimabyrde, og som giver lidt håb om forbedringer, "Sagde Ravikumar.

Den nye undersøgelse viste også, at på nuværende tidspunkt, elektricitet produceret fra vedvarende kilder som vind fører ofte til en større klimafordel, hvis den leveres til nettet for at opveje fossile brændstofemissioner, i stedet for at blive brugt til at lave CCU -produkter. Det vil ændre sig over tid, efterhånden som fossile brændstoffer gradvist udfases, ifølge undersøgelsens forfattere.

"I øjeblikket, der er en større mulighed for at reducere CO2-udledningen ved at bruge vedvarende energikilder til at fortrænge fossilbaseret elproduktion end at investere i mange af CCU-teknologierne, "sagde studieforfatter Greg Keoleian, direktør for Center for Bæredygtige Systemer.

"Denne undersøgelse er vigtig for at prioritere og vejlede den fremtidige udvikling og implementering af CCU -teknologier, især når energiforsyninger decarboniserer, "Sagde Keoleian.

Ved kulstofopsamling og -udnyttelse kuldioxidgas kan enten trækkes fra røggasser på anlæg som kraftværker og cementfabrikker, eller den kan fjernes fra den omgivende luft gennem en proces kaldet direkte luftopsamling. I U-M undersøgelsen, kuldioxiden antages at være fanget fra et naturgas -kraftværk.

I deres undersøgelse, UM-forskerne fastslog livscyklus-kuldioxidaftryk for de materialer og energi, der er nødvendige for at fremstille CCU-produkterne, sammenlignede derefter disse værdier med de materialer og energi, der er nødvendige for at lave konventionelle versioner af disse produkter. De udviklede et klimaforrente på investeringsmetrik for at rangere og prioritere CCU -produkterne.

De fire CCU -veje med en sandsynlighed på over 50% for at generere en netto klimafordel omfattede to metoder, der bruger kuldioxid til at blande beton, en metode til at producere myresyre ved hydrogenering af kuldioxid, og en metode til fremstilling af kulilte fra methan.

Myresyre bruges som konserveringsmiddel og et antibakterielt middel i husdyrfoder og bruges til at brune læder og til at farve tekstiler. Kulilte bruges i forskellige industrielle processer, herunder syntetisk kemisk fremstilling og metallurgi.

"Mens vi fremhæver fire teknologier, mange af de andre behandlede i vores undersøgelse vil give en klimafordel under de rigtige randbetingelser og generere de produkter, vi har brug for. Det er bare, at mulighederne for at opnå disse fordele er mere begrænsede. I dette studie, der udtrykkes som sandsynligheden for en klimagevinst, "sagde studieforfatter Volker Sick, en U-M professor i maskinteknik og direktør for Global CO ₂ Initiativ.

CCU adskiller sig fra carbon capture and secestration (CCS), hvilket indebærer at suge kuldioxid op og begrave det under jorden.