Tänk om det bara var möjligt att suga alla skadliga föroreningar ur luften så att de inte skulle vara sådan olägenhet? Tänk om det också var möjligt att omvandla dessa atmosfäriska föroreningar tillbaka till fossila bränslen, eller eventuellt ekologiskt vänliga biobränslen? Varför skulle vi då kunna oroa oss mycket mindre för smog, luftvägssjukdomar och de effekter som höga koncentrationer av dessa gaser har på planeten.
Detta är grunden för Carbon Capture, ett relativt nytt koncept där koldioxid fångas vid punktkällor - som fabriker, naturgasanläggningar, bränsleanläggningar, större städer eller någon annan plats där man känner till stora koncentrationer av CO². . Denna CO² kan sedan lagras för framtida användning, omvandlas till biodrivmedel eller helt enkelt läggas tillbaka i jorden så att den inte kommer in i atmosfären.
Beskrivning:
Liksom många andra senaste utvecklingen är kolupptagning en del av en ny uppsättning förfaranden som kollektivt kallas geoengineering. Syftet med dessa förfaranden är att förändra klimatet för att motverka effekterna av den globala uppvärmningen, i allmänhet genom att rikta in sig på en av de viktigaste växthusgaserna. Tekniken har funnits under en längre tid, men det har bara varit under de senaste åren som den har föreslagits som ett sätt att bekämpa klimatförändringar också.
För närvarande används kolfångning oftast i anläggningar som förlitar sig på förbränning av fossilt bränsle för att generera elektricitet. Denna process utförs på ett av tre grundläggande sätt - efter förbränning, förbränning och förbränning av oxi-bränsle. Efter förbränning innebär att CO2 tas bort efter det att det fossila bränslet har bränts och omvandlas till en rökgas, som består av CO2, vattenånga, svaveldioxid och kväveoxid.
När gaserna rör sig genom en smokestack eller skorsten fångas CO² av ett "filter" som faktiskt består av lösningsmedel som används för att absorbera CO2 och vattenånga. Denna teknik är effektiv på så sätt att sådana filter kan eftermonteras på äldre anläggningar, vilket undviker behovet av en kostsam kraftverkskontroll.
Fördelar och utmaningar:
Resultaten av dessa processer har hittills varit uppmuntrande - vilket har möjligheten att ta upp till 90% av CO² från utsläpp (beroende på anläggningstyp och metod som används). Det finns emellertid oro för att vissa av dessa processer bidrar till kraftverkens totala kostnad och energiförbrukning.
Enligt 2005 års rapport från klimatförändringspanelen (IPCC) varierar de extra kostnaderna från 24 till 40% för kolkraftverk, 11 till 22% för naturgasanläggningar och 14 till 25% för kolbaserad förgasningscykel system. Den extra kraftförbrukningen skapar också mer i vägen för utsläpp.
Även om CC-operationer kan minska CO² drastiskt kan de lägga till andra föroreningar i luften. Mängderna av föroreningar beror på tekniken och sträcker sig från ammoniak och kväveoxider (NO och NO²) till svaveloxider och svaveloxider (SO, SO², SO³, S²O, S²O³ etc.). Men forskare utvecklar nya tekniker som de hoppas kommer att minska både kostnader och konsumtion och inte generera ytterligare föroreningar.
Exempel:
Ett bra exempel på Carbon Capture-processen är Petro Nova-projektet, ett koleldat kraftverk i Texas. Denna anläggning började uppgraderas av US Dept. Energy (DOE) 2014 för att rymma världens största koluppsamlingsoperation efter förbränning.
Bestående av filter som skulle fånga utsläppen och infrastruktur som skulle placera det tillbaka i jorden, uppskattar DOE att denna operation kommer att kunna fånga 1,4 miljoner ton CO2 som tidigare skulle ha släppts ut i luften.
Vid förbränning fångas CO² innan det fossila bränslet till och med bränns. Här värms kol, olja eller naturgas i rent syre, vilket resulterar i en blandning av kolmonoxid och väte. Denna blandning behandlas sedan i en katalytisk omvandlare med ånga, som sedan producerar mer väte och koldioxid.
Dessa gaser matas sedan in i kolvar där de behandlas med amin (som binder till CO² men inte väte); blandningen upphettas sedan, vilket får CO² att stiga där den kan samlas. I den slutliga processen (förbränning av oxi-bränsle) förbränns fossilt bränsle i syre, vilket resulterar i en gasblandning av ånga och CO². Ångan och koldioxiden separeras genom kylning och komprimering av gasströmmen, och när den har separerats avlägsnas CO².
Andra ansträngningar för kolupptagning inkluderar att bygga stadsstrukturer med speciella anläggningar för att utvinna CO² från luften. Exempel på detta inkluderar Torre de Especialidades i Mexico City - ett sjukhus som är omgiven av en 2500 m² stor fasad bestående av Prosolve370e. Denna specialformade fasad, designad av det Berlinbaserade företaget Elegant Embellishments, kan leda luft genom sina gitter och förlitar sig på kemiska processer för att filtrera ut smog.
Kinas Phoenix Towers - ett planerat projekt för en serie torn i Wuhan, Kina (som också kommer att vara världens högsta) - förväntas också vara utrustat med en koluppsamlingsoperation. Som en del av designerns vision om att skapa en byggnad som är både imponerande hög och hållbar inkluderar dessa speciella beläggningar på utsidan av strukturerna som drar CO² ur den lokala stadsluften.
Sedan finns idén till "konstgjorda träd", som lades fram av professor Klaus Lackner från Institutionen för jord- och miljöteknik vid Columbia University. Bestående av plastfronds som är belagda med ett harts som innehåller natriumkarbonering - som i kombination med koldioxid skapar natriumbikarbonat (alias bakpulver) - dessa "träd" konsumerar CO² på ungefär samma sätt som riktiga träd.
En kostnadseffektiv version av samma teknik som används för att skrubba CO² från luft i ubåtar och rymdbussar, rengörs därefter med vatten som i kombination med natriumbikarbonat ger en lösning som enkelt kan omvandlas till biobränsle.
I samtliga fall kommer processen med kolupptagning att hitta sätt att ta bort skadliga föroreningar från luften för att minska mänsklighetens fotavtryck. Lagring och återanvändning går också in i ekvationen i hopp om att ge forskare mer tid att utveckla alternativa energikällor.
Vi har skrivit många intressanta artiklar om koluppsamling här på Space Magazine. Här är Vad är koldioxid ?, Vad som orsakar luftföroreningar? Vad händer om vi bränner allt ?, Global uppvärmningsklocka: Hur koldioxid blöder över hela jorden och världsbehov för att syfta till nästan noll koldioxidutsläpp.
För mer information om hur Carbon Capture fungerar, se till att kolla in den här videon från Carbon Capture and Storage Organization:
Om du vill ha mer information om jorden kan du kolla in NASA: s undersökningsguide för solsystem på jorden. Och här är en länk till NASAs jordobservatorium.
Vi har också Astronomy Cast-avsnitt som handlar om jorden och klimatförändring. Lyssna här, avsnitt 51: Jorden, avsnitt 308: Klimatförändring.
källor:
- Wikipedia - Uppsamling och lagring av kol
- Carbon Capture Storage Association - Vad är CCS?
- Gröna fakta - CO² Capture and Storage
- Global CCS Institute - Vad är CCS?
