Učenje kako hvatati i skladištiti ugljikov dioksid jedan je od načina na koji znanstvenici žele odgoditi učinke zagrijavanja atmosfere. Znanstvena zajednica sada ovu praksu smatra ključnim dijelom rješavanja klimatskih promjena . To se postiže različitim vrstama sekvestracije ugljika.
Ugljični dioksid je plin koji zadržava toplinu i nastaje u prirodi i ljudskim aktivnostima. Ugljični dioksid koji stvara čovjek može nastati izgaranjem ugljena, prirodnog plina i nafte za proizvodnju energije.
Biološki ugljični dioksid može proizaći iz raspadanja organske tvari, šumskih požara i drugih promjena u korištenju zemljišta.
Nakupljanje ugljičnog dioksida i drugih 'stakleničkih plinova' u atmosferi može zadržati toplinu i pridonijeti klimatskim promjenama. Proces sekvestracije ugljika može odgoditi zagrijavanje atmosfere.
Sekvestracija ugljika osigurava ugljični dioksid kako bi se spriječio njegov ulazak u Zemljinu atmosferu.
Ideja je stabilizirati ugljik u krutom i otopljenom obliku tako da ne uzrokuje zagrijavanje atmosfere. Proces pokazuje ogromno obećanje za smanjenje ljudskog "ugljičnog otiska".
Što je sekvestracija ugljika?
Sekvestracija ugljika je praksa hvatanja ili uklanjanja ugljika iz atmosfere i njegovog skladištenja. To je jedan od mnogih pristupa koji se primjenjuju za rješavanje problema klimatskih promjena.
To također može značiti uklanjanje stakleničkih plinova iz atmosfere i njihovo dugoročno skladištenje ugljika kako bi se spriječilo zagrijavanje planeta.
Spriječavanje daljnjeg zagrijavanja zemljine atmosfere iziskuje ogroman zajednički napor čovječanstva. Od okončanja naše ovisnosti o gorivima koja emitiraju ugljik do uspostavljanja cilja neto nulte emisije do 2050. godine, svako potencijalno rješenje važno je ako želimo zaustaviti klimatske promjene bez presedana.
Paralelno s prijelazom na sustave čiste energije i dekarboniziranjem praksi s visokim emisijama poput gradnje ili transporta. Čovječanstvo ulaže zajedničke napore kako bi uklonilo ugljik iz naše atmosfere, prilagodbom načina na koje gradimo, trošimo, putujemo i stvaramo energiju.
Ali metode poput sekvestracije ugljika pokazuju kako možemo raditi s prirodnim okolišem kako bismo se uhvatili u koštac s klimatskom krizom.
Što je uključeno u proces sekvestracije ugljika?
Hvatanje i sekvestracija ugljika slijede proces u tri koraka koji uključuje:
- Hvatanje ili osiguranje ugljičnog dioksida iz industrijskih procesa ili elektrana
- Transport zahvaćenog i stlačenog ugljičnog dioksida
- Skladištenje ugljičnog oksida u dubokim podzemnim formacijama stijena
Vrste sekvestracije ugljika
Budući da industrije diljem svijeta emitiraju 10 gigatona (jedna milijarda metričkih tona) stakleničkih plinova svake godine, potreba za skladištenjem ugljika je strašna.
Ovdje su neke vrste sekvestracije ugljika koje će vam pomoći u rješavanju globalnog zatopljenja i klimatskih promjena na individualnoj osnovi.
- Sekvestracija u šumama
- Sekvestracija u tlu
- Izravno hvatanje zraka (DAC) i skladištenje
- Sekvestracija u travnjacima
- Sekvestracija močvare
- Sekvestracija ugljika u oceanu
- Elektrana za hvatanje i skladištenje ugljika (CCS).
- Konstruirane molekule
- Geološka sekvestracija ugljika
- Industrijska sekvestracija ugljika
1. Sekvestracija u šumama
Šume i šumska područja prepoznati su kao jedan od najboljih oblika prirodnog skladištenja ugljika.
Šume u prosjeku pohranjuju dvostruko više ugljika nego što ga ispuštaju, dok se procjenjuje da se oko 25% emisija ugljika zadržava u krajolicima bogatim šumom kao što su pašnjaci i travnjaci (polja, prerije, grmlje itd.).
Kada drveće, grane i lišće umru i padnu na tlo, otpuštaju ugljik koji su pohranili u tlo.
Osiguranje i očuvanje takvih prirodnih okruženja stoga je ključno za osiguravanje učinkovitog hvatanja CO2 u ponore ugljika. Šumski požari i ljudske aktivnosti poput krčenja šuma , gradnje ili intenzivne poljoprivrede predstavljaju najveću prijetnju ovom prirodnom procesu.
2. Sekvestracija u tlu
Biljke fotosintezom mogu uhvatiti ugljik u tlu i pohraniti ga kao organski ugljik u tlu (SOC).
Kao takvi, agroekosustavi degradiraju i smanjuju razinu organskog ugljika u tlu. Također, kroz močvare, treset i močvare, ugljik se može uhvatiti i pohraniti kao karbonati.
Ovi karbonati se nakupljaju tisućama godina kako se CO2 miješa s drugim mineralnim elementima, poput kalcijevih ili magnezijevih minerala, tvoreći „kališe“ u pustinjskom i sušnom tlu.
Naposljetku, ovaj ugljik pohranjen u karbonatima oslobađa se iz zemlje, ali ne na dugo vrijeme - nakon više od 70,000 XNUMX godina u nekim slučajevima, dok organska tvar tla pohranjuje ugljik nekoliko godina.
Znanstvenici rade na načinima kako ubrzati proces stvaranja karbonata dodavanjem fino usitnjenih silikata u tlo kako bi se ugljik pohranio na dulje vrijeme.
3. Izravno hvatanje zraka (DAC) i skladištenje
Ovaj pristup koristi kemikalije ili krute tvari za hvatanje plina iz zraka, a zatim ga, kao u slučaju BECCS-a, pohranjuje na duge udaljenosti pod zemljom ili u dugotrajnim materijalima.
To je način kojim se ugljik hvata izravno iz zraka pomoću naprednih tehnoloških postrojenja. Otkriveno je da izravno hvatanje iz zraka teoretski može ukloniti CO2 iz zraka tisuću puta učinkovitije od biljaka.
Ovaj se proces već koristi u podmornicama ispod površine oceana iu svemirskim letjelicama daleko iznad nje. Međutim, ovaj je proces energetski intenzivan i skup, u rasponu od 500 do 800 USD po toni uklonjenog ugljika.
Iako tehnike poput izravnog hvatanja zraka mogu biti učinkovite, one su još uvijek preskupe za masovnu primjenu.
Primjeri su spremnici za sekvestraciju ugljika s Lacknera Državnog sveučilišta u Arizoni, zajedno s drugim projektima kao što je upravo otvoreni Climeworksov pogon za hvatanje ugljika u Švicarskoj.
4. Sekvestracija u travnjacima
Dok se šume obično smatraju važnim ponorima ugljika, travnjaci također mogu odvojiti više ugljika u podzemlje, a kada izgaraju, ugljik ostaje fiksiran u korijenju i tlu umjesto u lišću i drvenastoj biomasi.
Travnjaci i pašnjaci pouzdanija su područja skladištenja ugljika od šuma zbog brzih šumskih požara i krčenja šuma koji pogađaju šume.
Međutim, šume imaju sposobnost skladištenja više ugljika od travnjaka, ali u nestabilnim uvjetima zbog klimatskih promjena, travnjaci mogu biti otporniji.
5. Sekvestracija močvarnog zemljišta
Kao i sve biljke, močvarne biljke preuzimaju ugljik iz zraka u obliku ugljičnog dioksida i pohranjuju taj ugljik u biomasu. Poznati su kao važna prirodna dobra, sposobni preuzeti atmosferski ugljik i ograničiti kasniji gubitak ugljika kako bi se omogućilo dugoročno skladištenje.
Njima se može namjerno upravljati kako bi se osiguralo prirodno rješenje za ublažavanje klimatskih promjena, kao i za pomoć u nadoknadi izravnih gubitaka močvarnih područja zbog različitih promjena korištenja zemljišta i prirodnih pokretača. Nadalje, močvare poput tresetišta hvataju ugljik s većom gustoćom ugljika po hektaru nego šumsko ili poljoprivredno zemljište.
6. Sekvestracija ugljika u oceanu
Vodeni okoliši i velike vodene površine također su izvrsni apsorberi CO2 . Oceani apsorbiraju iz atmosfere oko 25 posto ugljikovog dioksida koji se godišnje emitira ljudskim aktivnostima.
Ugljik ide u oba smjera u oceanu. Kada se ugljični dioksid ispušta u atmosferu iz oceana, stvara ono što se naziva pozitivnim atmosferskim strujanjem. Negativan tok odnosi se na to da ocean apsorbira ugljični dioksid. Zamislite ove tokove kao udah i izdisaj, gdje ukupni učinak ovih suprotnih smjerova određuje ukupni učinak.
Hladniji i hranjivim tvarima bogatiji dijelovi oceana mogu apsorbirati više ugljičnog dioksida od toplijih dijelova. Stoga polarne regije obično služe kao ponori ugljika. Očekuje se da će do 2100. godine velik dio globalnog oceana biti veliki ponor ugljičnog dioksida. Taj se ugljik uglavnom zadržava u gornjim slojevima oceana. Međutim, prekomjerni ugljik može zakiseliti vodu, što predstavlja prijetnju bioraznolikosti koja postoji ispod.
7. Elektrana za hvatanje i skladištenje ugljika (CCS).
CCS uključuje hvatanje ugljikovog dioksida koji nastaje proizvodnjom energije ili industrijskom aktivnošću, poput proizvodnje cementa ili čelika. Taj se CO2 zatim komprimira i transportira u duboke podzemne objekte, gdje se ubrizgava u stijenske formacije za trajno skladištenje.
8. Konstruirane molekule
Znanstvenici stvaraju molekule koje mogu promijeniti oblik stvaranjem novih vrsta spojeva sposobnih za zadržavanje i hvatanje ugljičnog dioksida iz zraka.
Projektirane molekule djeluju kao filtar, privlačeći samo element za kojim su projektirane. U praksi bi to moglo predstavljati učinkovit način stvaranja sirovina uz smanjenje atmosferskog ugljika.
9. Geološka sekvestracija ugljika
Ovaj se proces bavi skladištenjem ugljičnog dioksida u podzemnim geološkim formacijama, poput stijena.
Ugljični dioksid se hvata iz industrijskih izvora ugljičnog dioksida kao što su tvrtke za proizvodnju čelika ili cementa ili izvora povezanih s energijom kao što su elektrane ili postrojenja za preradu prirodnog plina, koji se zatim ubrizgava u porozne stijene za dugoročno skladištenje.
Takvo hvatanje i skladištenje ugljika omogućuje korištenje fosilnih goriva sve dok se drugi izvor energije ne uvede u velikim razmjerima
10. Industrijska sekvestracija ugljika
Ovo možda nije široko prihvaćena i učinkovita vrsta sekvestracije ugljika, ali se može koristiti u nekim industrijama. Oni hvataju ugljik na tri načina iz elektrane, prije izgaranja, nakon izgaranja i kisikom.
Prethodno izgaranje bavi se hvatanjem ugljika u elektranama prije izgaranja goriva. Cilj je ukloniti ugljik iz ugljena prije nego što se spali.
U postizgaranju, ugljik se uklanja iz proizvodnje elektrane nakon što je gorivo izgorjelo. To znači da se otpadni plinovi hvataju i čiste od ugljičnog dioksida prije nego što dođu do dimnjaka. To se postiže propuštanjem plinova kroz amonijak, koji se zatim čisti parom, oslobađajući ugljični dioksid za skladištenje.
Dok se gorivo sagorijeva s kisikom, ono uzima više kisika i pohranjuje sve plinove koji nastaju kao rezultat. Umjesto mukotrpnog odvajanja ugljičnog dioksida od ostalih otpadnih plinova, proces hvata cjelokupni izlaz iz dimnjaka i sve ga pohranjuje.
Čisti kisik upuhuje se u peći kako bi se pročistio ispušni plin, tako da gorivo potpuno izgara, proizvodeći relativno čistu paru i ugljični dioksid.
Nakon što se para ukloni hlađenjem i kondenzacijom, čime se pretvori u vodu, ugljični dioksid se može sigurno pohraniti.
Zaključak
Da zaključimo ovaj članak, sekvestracija ugljika ovim različitim vrstama pogodovala je održivosti okoliša budući da postoje svakodnevne aktivnosti za proizvodnju ugljika u okolišu uglavnom zbog ljudskih aktivnosti.
Stoga je vrlo važno da se te metode i vrste sekvestracije ugljika potaknu kako bi se spasio i održao okoliš.