A szén-dioxid (CO2) légköri koncentrációjának csökkentése égetően fontossá kezd válni a társadalom fenntartható létezéséhez, hiszen mára közhely lett, hogy a CO2 légköri koncentrációjának növekedése szorosan összefügg a globális felmelegedéssel és az éghajlatváltozással. Mivel egyes ágazatok, például a légi közlekedés és a nehézipar szén-dioxid-mentesítését nehéz megvalósítani, az eltávolítási technológiák ellensúlyozhatják a kibocsátásukat, és elősegíthetik a gyorsabb átmenetet.
A CO2 légköri koncentrációjának csökkentése világszerte összehangolt erőfeszítéseket igényel mind a jövőbeli kibocsátások korlátozására, mind a meglévő légköri koncentráció csökkentésére irányuló stratégiákban. Viszonylag jól bevált és már üzemszintű működést ért el a CO2 mesterséges tárolása, mégpedig a földalatti rétegekbe, vagy az óceánokba történő közvetlen injektálással. Azonban az ilyen szén-dioxid-leválasztási és -tárolási technikák a CO2 későbbi kiszivárgásának kockázatával járnak. A CCS (carbon capture and storage) technológiák közül a levegőből közvetlenül CO2-t (<500 ppm) megkötő szorbensek alkalmazása, az úgynevezett közvetlen légleválasztás, a Direct air capture (DAC) ígéretes technológia.
Nem új a dolog, hiszen már 2019-ben olvashattunk arról, hogy a Carbon Engineering azon dolgozik, hogy a gyakorlatban is megvalósítsa a megoldásokat, azaz egy olyan üzemet építenek, ami a terv szerint évente egymillió tonna – 250 ezer autó éves kibocsátásának megfelelő – szén-dioxidot von majd ki a légkörből. A texasi gyár építése 2021-ben kezdődött, és a terv szerint 2023-ra készül majd el. Most pedig a Tokió Metropolitan Egyetem mérnökei azt állítják, az ő megoldásuk kétszer gyorsabb a világ eddigi legjobb rendszereinél, ugyanis 99 százalékos hatékonysággal működik, és a megkötött szenet akár fel is használhatják, tegyük fel az élelmiszeriparban, vagy hidrogénnel kombinálva szintetikus üzemanyagok előállítására.
Jelen állás szerint mindössze kétféle Direct air capture (DAC) rendszer ismeretes. Az egyikben a levegőt kémiai oldatokon (például hidroxidoldaton) vezetik át, és kémiai úton szabadítják meg a széntől. A rendszer a vegyi anyagokat magas hőmérsékletű hő alkalmazásával visszaintegrálja a folyamatba, miközben a levegő többi részét visszavezeti a környezetbe. A másik a szilárd technológián alapul, vagyis szűrők segítségével kötik meg a szén-dioxidot. Ennél szorbens szűrőket használnak, amelyek kémiailag kötődnek a CO2-hez. Amikor a szűrőket felmelegítik, és vákuum alá helyezik, felszabadítják a koncentrált CO2-t, amelyet aztán tárolás vagy felhasználás céljából felfognak.
Mindkét folyamat reverzibilis. A DAC, mint szén-dioxid-leválasztási lehetőség előnyei közé tartozik a korlátozott föld- és vízigény, valamint az, hogy az üzemeket a megfelelő tárolóhely közelében lévő, nem művelhető földterületeken lehet elhelyezni, így nincs szükség nagy távolságra történő CO2-szállításra. A helyszín kiválasztásakor az erőmű működtetéséhez szükséges energiaforrást is figyelembe kell venni. A CO2 megkötéséhez felhasznált energia határozza meg, hogy a rendszer mennyire lesz nettó negatív, és jelentős mértékben meghatározhatja az egy tonna CO2 megkötésére jutó költséget is. Például a szilárd és a folyékony leválasztási technológiák egyaránt működtethetők megújuló energiaforrásokkal, amíg a visszanyert, alacsony minőségű hulladékhő egy szilárd DAC-rendszert is működtethet.
Mivel a technológiát még nem alkalmazzák nagy léptékben, a DAC jövőbeli költségei bizonytalanok. Ma még csak kisebb, közvetlen levegőkiválasztó üzemek működnek, de a méret- és léptéknövekedés a küszöbön áll. Európában, az Egyesült Államokban és Kanadában jelenleg tizenkilenc DAC-erőmű működik. A legtöbb ilyen üzem kisméretű, és a leválasztott CO2-t felhasználásra – például italok szénsavasítására – értékesíti.
A Carbon Engineering és az Occidental Petroleum partnerségével most fejlesztik az első nagyméretű DAC-üzemet az Egyesült Államokban. Az üzem évente nagyjából 1 Mt CO2-t fog megkötni, és már 2024-ben üzembe állhat. Izlandon a Climeworks és a CarbFix CO2-t von ki a légkörből, és azt geotermikus folyadékokból kinyert CO2-vel keveri, hogy azt bazaltkőzetekbe injektálják és a föld alatt tárolják. Ez az első ilyen típusú működő alkalmazás, amely 23 éven belül a CO2-t ásványosodás révén kőzetté alakítja.
Az üzemet nemrég bővítették ki 4000 t CO2/év megkötésére, így az Orca a légkörből CO2-t eltávolító legnagyobb DAC-üzem. Egy közeli telephelyen a CarbFix egy olyan CO2-ásványi tároló terminált kíván építeni, amely képes tárolni az észak-európai ügyfelektől kapott CO2-t.
Világszerte kezdik felismerni a technológia létjogosultságát, és a kormányzatok egyre több támogatást is nyújtanak a beruházásokhoz. Az Egyesült Királyságban a kormány 2020 júniusában 100 millió GBP (cirka 123 millió USD) összegű forrást jelentett be a szén-dioxid eltávolítására.
A Tokió Metropolitan Egyetem kutatóinak nagy áttörése valójában az, hogy ezt a folyékony és a szilárd technológiát keresztezték. A szén-dioxidot egy folyadék segítségével, kémiai úton választják ki, de nem egy oldatban raktározzák, hanem egy különleges folyamat eredményeképpen szilárd anyagot nyernek ki folyékony izoforon-diamin (IPDA) nevű vegyület felhasználásával. Ennek eredményeképp 40 ppm (part per million) szénkoncentráció esetén 99 százalékos hatékonyságot értek el. A végeredmény megkötött szén karbaminsav, a művelet sebessége pedig duplája a jelenlegi ismert legjobb DAC-rendszereknek.
Mielőtt örömtáncba kezdene bárki is, fontos leszögezni, a CSS legfeljebb kiegészíti, de nem helyettesíti a kibocsátás-csökkentés már jelenleg is működő módszereit, például a szél- vagy a napenergiára épülő megújuló energia- technológiákat. A szén-dioxid-leválasztás egyéb lehetőségei közé tartoznak a természetalapú megoldások (például az erdősítés, vagy az újraerdősítés, valamint a part menti és tengeri élőhelyek helyreállítása), a természetben zajló folyamatok fokozására irányuló intézkedések (például a talaj széntartalmának növelését célzó földhasználati megközelítések, bioszén) és egyéb technológiai alapú megoldások, mint például a szén-dioxid-leválasztással és -tárolással járó bioenergia (BECCS).
A szén-dioxid-megkötő technológiának is vannak azonban korlátai, hogy mást ne is említsünk, annyi szabad terület nincs a földtekén, amennyi a szükséges mennyiségű erdő telepítéséhez elegendő lenne. A probléma nagyságát jól tükrözi, hogy a National Research Council 2015-ös tanulmánya szerint hozzávetőleg 30 évig tartana, mire a légköri szén-dioxid befogására épülő technológia évente egymilliárd tonna szén-dioxid légkörből való kivonására lenne képes. Hogy ez az adat mivel áll szemben? A BP 2019-es statisztikai szemléje alapján a szén, az olaj és a földgáz égetése nyomán 34 milliárd tonna szén-dioxid került a Föld légkörébe.
További hírek a kategóriából
