なぜ新しいCO₂回収技術が気候変動に対する魔法の弾丸ではないのか

なぜ新しいCO₂回収技術が気候変動に対する魔法の弾丸ではないのか それが簡単だったら。 オリヴィエルモール/シャッターストック

最近の主要国連によると レポートたとえば、気温上昇を1.5°Cに制限し、気候変動の最も壊滅的な影響を防ぐためには、2050によって地球規模のCO₂排出量をゼロにする必要があります。 これは化石燃料の使用を迅速に排除することを意味します - しかし、その移行を緩和し、現在可燃物に代わるものがない領域を相殺するために、我々は大気からCO2を積極的に除去する必要があります。 木を植えたり、荒廃させたりすることは 大部分 しかし、気候変動を防ぐためには、さらなる技術支援が必要になる可能性が非常に高いです。

カナダのカーボンエンジニアリング社が、1トンの$ 100以下のコストで大気中のCO₂を捕獲するための有名な化学物質を利用しているという最近のニュースが浮かび上がったとき、多くのメディア筋がマイルストーンを賞賛しました。 特効薬。 残念ながら、全体像はそれほど単純ではありません。 炭素源から炭素吸収源へのバランスを真に傾けることは微妙な事業です、そして私たちの見解は、含まれるエネルギーコストと下流の捕獲されたCO₂の使用がCarbon Engineeringの「弾丸」が魔法以外の何ものでもないことを意味します。

CO₂が大気中の分子の0.04%しか占めていないことを考えると、それを捕らえることは技術的驚異のように思えるかもしれません。 しかし、化学者たちは18th世紀から小規模でそれをやってきました、そしてそれは地元の金物店からの供給で - たとえ非効率的であっても - できる。

中等学校化学の学生が知っているように、CO₂は石灰水(水酸化カルシウム溶液)と反応して乳白色の不溶性炭酸カルシウムを生成します。 他の水酸化物も同様にCO2を捕獲する。 水酸化リチウムは、 CO2吸収剤 それはアポロ13の上の宇宙飛行士を生き続けさせました、そして、水酸化カリウムは非常に効率的にそれを燃焼物質の炭素含有量を測定するために使うことができるように捕獲します。 後者の手順で使用されている19世紀の装置は、まだAmerican Chemical Societyのロゴを使用しています。

残念ながら、これは小規模な問題ではなくなりました - 今、私たちは何十億トンものCO₂を素早く回収する必要があります。

Carbon Engineeringの技術は、最高の水酸化物化学です。 ブリティッシュコロンビア州のそのパイロットプラントでは、空気は大きなファンによって引き込まれ、そして水酸化カリウムにさらされ、それとCO 2が反応して可溶性炭酸カリウムを形成する。 次にこの溶液を水酸化カルシウムと混ぜ合わせ、水酸化カリウム溶液と一緒に固体で容易に分離可能な炭酸カルシウムを生成し、それを再使用することができる。

気候 炭酸カルシウムは土壌肥料として使用することができます。 ノルディックムーンライト/シャッターストック

プロセスのこの部分は比較的少ないエネルギーで、その製品は本質的に石灰岩です - しかし、炭酸カルシウムの山を作ることは私たちの問題を解決しません。 炭酸カルシウムは農業および建設において用途があるが、この方法は商業的供給源としてははるかに高価すぎるであろう。 大量の水酸化カルシウムが必要とされるため、政府が資金提供する炭素貯蔵のための実用的な選択肢でもありません。 実現可能であるためには、直接空気捕獲はその生成物として濃縮CO2を生成する必要があり、それは安全に貯蔵するかまたは使用することができる。

かくして、固体炭酸カルシウムをXNUMX℃に加熱して純粋なCO2を回収する。 この最後のステップは膨大な量のエネルギーを必要とします。 Carbon Engineeringの天然ガス火力発電所では、全サイクルで空気から捕獲された1トンのCO2に対して半トンのCO₂が発生します。 植物はこの余分なCO₂を捕獲します、そしてもちろんより健康な炭素収支のために再生可能エネルギーによって動かされることができました - しかし、捕獲されたガスすべてをどうするべきかという問題は残っています。

スイスの新興企業Climeworksは、同様に回収したCO₂を使用しています。 光合成を助ける そして、近くの温室で収穫高を向上させることはできますが、それでもまだ価格は競争力のあるところではありません。 CO₂は、Carbon Engineeringの$ 100ボトムラインのわずか10分の1の金額で他の場所に調達できます。 政府が排出量を相殺するためのはるかに安価な方法もあります。濃度がはるかに高い場合は、排出源でCO₂を回収する方がはるかに簡単です。 したがって、この技術は主に環境に優しい認証を持つCO₂の恩恵を受ける可能性のある高排出産業に関心があるでしょう。

たとえば、Carbon Engineeringの回収技術への主な投資家の1人はOccidental Petroleumです。 石油増進回収 メソッド そのような方法の1つでは、坑井圧力の増加および/または油自体の流動特性の改善のおかげで、CO2を油井に汲み上げて回収できる原油の量を増加させる。 ただし、この方法でこの余分な石油を輸送および精製するためのエネルギーコストを含めると、正味排出量が増加する可能性がありますが、削減することはできません。

Carbon Engineeringの事業のもう一つの重要な話は、 燃料への空気 CO₂を可燃性の液体燃料に変換して再び燃焼させる技術。 理論的には、プロセスの各ステップが再生可能エネルギーで動くという条件で、これはカーボンニュートラルな燃料サイクルを提供します。 しかし、この用途でもまだ負の排出技術からはほど遠いです。

有機金属骨格は、CO2を捕捉することができる多孔質固体である。

地平線上に有望な代替手段があります。 有機金属フレームワークはスポンジのような固体で、フットボール競技場の相当するCO₂表面積を 角砂糖の大きさ。 CO 2回収のためにこれらの表面を使用することははるかに少ないエネルギーを必要とします - そして会社は彼らの商業的可能性を模索し始めました。 しかし、大規模生産はまだ完成しておらず、持続的なCO₂回収プロジェクトに対する長期的な安定性についての疑問は、それらの高コストがまだ価値がないことを意味します。

今後10年以内にまだ実験室にある技術がギガトネ規模の捕獲の準備ができているという少しのチャンスで、Carbon EngineeringとClimeworksによって採用される方法は我々が現在持っている最高です。 しかし、完璧というわけではないことを覚えておくことが重要です。 可能になったらすぐに、より効率的なCO₂回収方法に切り替える必要があります。 Carbon Engineeringの創設者であるDavid Keith自身 指摘炭素除去技術は政策立案者によって圧倒されており、これまで「非常に少ない」研究資金を受け取ってきた。

より一般的には、私達は私達のカーボン中毒に対処しなければならないことから私達を救う魔法の弾丸として直接空気捕獲を見るという誘惑に抵抗しなければならない。 炭化水素燃料のライフサイクルにおける炭素の負担を減らすか中和することは、ネガティブエミッション技術への一歩かもしれません。 しかしそれはそれだけです - ステップ。 長い間カーボン元帳の反対側にいた後、単なる破綻を超えて見てみるべき時が過ぎました。

著者について

無機化学講師Chris Hawes、 キール大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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