空気から機械的に炭素を引き抜く必要があり、汚染する言い訳はありません

炭素捕捉

1,000つの「機械的な木」は、自然の木よりも空気から二酸化炭素を除去するのに約2022倍高速です。 XNUMXつ目は、XNUMX年にアリゾナで営業を開始することです。 アリゾナ州立大学によるイラスト

化石燃料の燃焼の2世紀は、自然が除去できるよりも多くの二酸化炭素、強力な温室効果ガスを大気中に放出しました。 そのCOXNUMXが蓄積するにつれて、 余分な熱を閉じ込めます 地球の表面近くで、地球温暖化を引き起こします。 現在、大気中には非常に多くのCO2が存在するため、ほとんどのシナリオで 排出ガスを終わらせるだけでは十分ではありません 気候を安定させるために–人類はまた空気からCO2を除去しなければなりません。

米国エネルギー省には新しい 目標 スケールアップするには 直接空気取り込み、化学反応を使用して 空気からCO2を回収する。 炭素回収のための連邦政府の資金提供は、化石燃料の使用を継続するための言い訳と見なす人もいるため、しばしば批判を呼びますが、何らかの形での炭素除去は まだ必要です、IPCCレポートが示しています。 炭素を機械的に除去する技術が開発中であり、 非常に小規模、一部には、現在の方法は法外に高価でエネルギー集約的であるためです。 しかし 新しい技術 今年は、エネルギー需要とコストの削減に役立つ可能性のあるテストが行​​われています。

アリゾナ州立大学教授に聞いた クラウス・ラックナー、直接空気回収と炭素貯蔵のパイオニアであり、技術の現状とその方向性について。

直接的な炭素除去とは何ですか?なぜそれが必要であると考えられているのですか?

1990年代初頭に炭素管理に興味を持ったとき、私を駆り立てたのは、炭素が環境に蓄積しているという観察でした。 自然が必要 そのCO2を除去するために何千年も、そして私たちは はるかに高いCO2への軌道 人間が経験したことをはるかに超えた濃度。

人類は、環境中に浮遊する過剰な炭素の量を増やす余裕がないので、それを取り戻す必要があります。

すべての排出物が次のような大規模な発生源からのものであるとは限りません 発電所または工場、出てきたCO2を回収できる場所。 したがって、自動車、飛行機、ガス炉がCO2を排出している間に熱いシャワーを浴びることなど、残りの半分の排出量に対処する必要があります。 これは、CO2を空気から排出することを意味します。

CO2は空気中で急速に混合するため、世界のどこでCO2を除去するかは問題ではありません。除去は、同じ影響を及ぼします。 そのため、CO2を使用または保管する予定の場所に直接空気回収技術を配置できます。

保管方法も重要です。 CO2を60年または100年だけ貯蔵するだけでは十分ではありません。 今から100年後、すべての炭素が環境に戻ったとしたら、私たちがしたことは自分たちの世話をすることだけであり、孫たちはそれをもう一度理解しなければなりません。 その間、世界のエネルギー消費量は約 年間2%.

コストに加えて、直接空気回収に関する不満のXNUMXつは、エネルギーを大量に消費することです。 そのエネルギー使用量を減らすことはできますか?

直接空気回収での2つの大きなエネルギー使用は、ファンを動かして空気を吸い込み、次に加熱してCOXNUMXを抽出することです。 両方のエネルギー需要を減らす方法があります。


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たとえば、乾いたときにCO2を引き付け、濡れたときに放出する材料に出くわしました。 その材料を風にさらすことができ、CO2が負荷されることに気づきました。 それから私達はそれを濡らすことができそしてそれは CO2を放出する 他のシステムよりもはるかに少ないエネルギーを必要とする方法で。 再生可能エネルギーから発生する熱を加えると、CO2の圧力がさらに高くなるため、CO2ガスを水蒸気と混合して、純粋なCO2を収集することができます。

キャプチャがパッシブである場合、さらに多くのエネルギーを節約できます。ファンに空気を吹き付ける必要はありません。 空気は自然に動きます。

私のラボでは、これを行うためのメソッドを作成しています。 機械の木。 それらは、レコードのスタックのように、直径が約5フィート、ディスクが約2インチ離れている、化学樹脂でコーティングされたディスクの背の高い垂直柱です。 空気が吹き抜けると、ディスクの表面がCO2を吸収します。 20分ほど経つと、ディスクがいっぱいになり、下のバレルに沈みます。 水と蒸気を送り込んでCO2を密閉環境に放出すると、水蒸気とCO2の低圧混合物ができあがります。 ボックスの加熱に使用された熱のほとんどを回収できるため、加熱に必要なエネルギー量は非常に少なくなります。

水分を使用することで、エネルギー消費量の約半分を回避し、残りを再生可能エネルギーに使用することができます。 これには水と乾燥した空気が必要なので、どこでも理想的ではありませんが、他の方法もあります。

CO2は長期にわたって安全に保管できますか?また、そのような種類の保管は十分にありますか?

私は1990年代に鉱物隔離の概念に取り組み始め、ロスアラモスのグループを率いました。 世界は、それが酸であり、特定の岩石が塩基であるという事実を利用することによって、実際にCO2を永久に取り除くことができます。 CO2がカルシウムが豊富なミネラルと反応すると、 それは固体炭酸塩を形成します。 によって CO2の鉱化 このように、私たちは 保存できます ほぼ無制限の量の炭素が恒久的に。

たとえば、玄武岩(火山岩)がたくさんあります CO2と反応するアイスランド そしてそれを数ヶ月以内に固体の炭酸塩に変えます。 アイスランドは、CO2を世界の他の地域に排出するため、炭素隔離の証明書を世界の他の地域に販売することができます。

テキサス州のペルム紀盆地には、石油生産による巨大な地下貯留層もあります。 大きな塩水帯水層があります。 海底から2km下の北海では、エネルギー会社のEquinorがガス処理プラントからCOXNUMXを回収し、貯留しています。 年間2万トンのCOXNUMX 1996年以来、ノルウェーを避けています CO2放出に対する税金。 鉱物の隔離を行うことができる地下貯蔵の量は、CO2に必要とされるよりもはるかに多くなります。 問題は、どれだけを確認埋蔵量に変換できるかです。

。直接空気回収も使用できます カーボンループを閉じる – CO2が再利用され、回収され、再利用されて、それ以上の生産を回避することを意味します。 現在、人々は化石燃料からの炭素を使用してエネルギーを抽出しています。 CO2を混合することにより、CO2を、炭素を含まない合成燃料(ガソリン、ディーゼル、灯油)に変換できます。 緑色の水素 再生可能エネルギーで作成されました。 その燃料は既存のパイプラインを介して簡単に出荷でき、何年も保管できるため、昨年の夏にテキサス州西部で太陽光として収集されたエネルギーを使用して、冬の夜にボストンで熱と電気を生成できます。 タンク一杯の「合成燃料」はそれほど費用がかからず、バッテリーよりも費用効果が高いです。

エネルギー省は、二酸化炭素除去のコストを100トンあたりXNUMX米ドルに削減し、XNUMX年以内に迅速にスケールアップするという新しい目標を設定しました。 それを実現するために何が起こらなければならないのでしょうか?

DOEは、テクノロジーの準備ができているように聞こえるので、私を怖がらせています。 30年間テクノロジーを無視した後、それを行う方法を知っている企業があるとは言えません。私たちがしなければならないのは、それを推進することだけです。 これは初期のテクノロジーであると想定する必要があります。

Climeworksは、直接空気回収を商業的に行っている最大の企業であり、CO2を 500トンあたり約1,000ドルからXNUMXドル。 高価すぎる。 一方、50トンあたりXNUMXドルで、世界はそれを行うことができます。 そこに着くことができると思います。

米国は年間約7万トンのCO2を消費しています 商人のCO2 –炭酸飲料、消火器、穀物貯蔵用サイロは、爆発の危険性がある穀物粉末を制御するためにそれを使用すると考えてください。 平均価格は60ドルから150ドルです。 つまり、100ドル未満で市場ができます。

本当に必要なのは、CO2の排出を要求するという規制の枠組みです。そうすれば、市場は今日のキロトンのCO2の回収からギガトンのCO2の回収に移行します。

このテクノロジーは10年後にどこに行くと思いますか?

化石燃料をおそらく徐々に放棄する世界を目にしますが、すべてのCO2を長期的に回収して貯蔵する義務があります。

私たちの推奨は、炭素が地面から出てきたとき、それは同等の除去と一致する必要があります。 石炭、石油、ガスに関連する1トンの炭素を生産する場合、1トンを片付ける必要があります。 同じトンである必要はありませんが、 隔離証明書 それはそれが片付けられたことを保証し、それは100年以上続く必要があります。 地面から出た瞬間からすべての炭素が認証されている場合、システムをだますのは難しくなります。

大きな未知数は、産業と社会がカーボンニュートラルになるためにどれほど懸命に推進するかということです。 のような企業を見るのは励みになります マイクロソフト 及び ストライプ購入カーボンクレジット CO2を除去し、かなり高い価格を喜んで支払うための証明書。

新しいテクノロジーが浸透するまでには1951年から1965年かかる可能性がありますが、経済的な牽引力があれば、事態は急速に進む可能性があります。 最初の商用ジェット機はXNUMX年に利用可能になりました。XNUMX年までにそれらはいたるところにありました。会話

著者について

クラウス・ラックナー、工学教授、負の炭素排出センターの所長、 アリゾナ州立大学

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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