Hvad hvis det var muligt bare at suge alle de skadelige forurenende stoffer ud af luften, så de ikke ville være så generende? Hvad hvis det også var muligt at omdanne disse atmosfæriske forurenende stoffer tilbage til fossile brændstoffer eller muligvis økologiske biobrændstoffer? Hvorfor, så ville vi være i stand til at bekymre os langt mindre om smog, luftvejssygdomme og de virkninger, som høje koncentrationer af disse gasser har på planeten.
Dette er grundlaget for Carbon Capture, et relativt nyt koncept, hvor kuldioxid opfanges ved punktkilder – såsom fabrikker, naturgasanlæg, brændstofanlæg, større byer eller ethvert andet sted, hvor der vides at findes store koncentrationer af CO² . Denne CO² kan derefter lagres til fremtidig brug, omdannes til biobrændstoffer eller blot puttes tilbage i Jorden, så den ikke kommer ud i atmosfæren.
Beskrivelse:
Som mange andre nyere udviklinger er kulstoffangst en del af et nyt sæt procedurer, der tilsammen er kendt som geoengineering. Formålet med disse procedurer er at ændre klimaet for at modvirke virkningerne af global opvarmning, generelt ved at målrette en af de vigtigste drivhusgasser. Teknologien har eksisteret i nogen tid, men det har først været i de senere år, at den også er blevet foreslået som et middel til at bekæmpe klimaforandringerne.
Skematisk, der viser både terrestrisk og geologisk binding af kuldioxidemissioner fra et kulfyret anlæg. Kredit: web.ornl.gov
I øjeblikket anvendes kulstoffangst oftest i anlæg, der er afhængige af fossile brændstoffer til at generere elektricitet. Denne proces udføres på en af tre grundlæggende måder - efterforbrænding, forbrænding og forbrænding af oxyfuel. Efterforbrænding går ud på at fjerne CO2, efter at det fossile brændsel er afbrændt og omdannet til en røggas, som består af CO2, vanddamp, svovldioxid og nitrogenoxid.
Når gasserne bevæger sig gennem en skorsten eller skorsten, opfanges CO² af et 'filter', som faktisk består af opløsningsmidler, der bruges til at absorbere CO2 og vanddamp. Denne teknik er effektiv, idet sådanne filtre kan eftermonteres på ældre anlæg, hvilket undgår behovet for en kostbar eftersyn af kraftværket.
Fordele og udfordringer:
Resultaterne af disse processer har hidtil været opmuntrende – som kan prale af muligheden for, at op til 90 % af CO² kan fjernes fra emissioner (afhængigt af anlægstype og den anvendte metode). Der er dog bekymring for, at nogle af disse processer øger de samlede omkostninger og energiforbruget for kraftværker.
Ifølge 2005 rapport af Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), spænder meromkostningerne fra 24 til 40 % for kulkraftværker, 11 til 22 % for naturgasanlæg og 14 til 25 % for kulbaserede forgasningssystemer med kombineret cyklus. Det ekstra strømforbrug skaber også mere i vejen for emissioner.
Køretøjers emissioner er en af de vigtigste kilder til kuldioxid i dag. Kredit: ucsusa.org
Mens CC-operationer er i stand til at reducere CO² drastisk, kan de tilføje andre forurenende stoffer til luften. Mængden af slags forurenende stoffer afhænger af teknologien og spænder fra ammoniak og nitrogenoxider (NO og NO²) til svovloxider og disulfuroxider (SO, SO², SO³, S²O, S²O³ osv.). Men forskerne udvikler nye teknikker, som de håber vil reducere både omkostninger og forbrug og ikke generere yderligere forurenende stoffer.
Eksempler:
Et godt eksempel på Carbon Capture-processen er Petro Nova projekt, et kulfyret kraftværk i Texas. Dette anlæg begyndte at blive opgraderet af US Dept. of Energy (DOE) i 2014 for at rumme den største post-forbrændings-kulstofopsamlingsoperation i verden.
Bestående af filtre, der ville opfange emissionerne og infrastruktur, der ville placere det tilbage i Jorden, vurderer DOE, at denne operation vil være i stand til at opfange 1,4 millioner tons CO22som tidligere ville være sluppet ud i luften.
I tilfælde af forbrænding fanges CO², før det fossile brændstof overhovedet er brændt. Her opvarmes kul, olie eller naturgas i ren ilt, hvilket resulterer i en blanding af kulilte og brint. Denne blanding behandles derefter i en katalysator med damp, som derefter producerer mere brint og kuldioxid.
Når det er færdigt, vil det amerikanske energiministeriums (DoE) Petro Nova være den største post-forbrændings-kulstofopsamlingsoperation i verden. Kredit: DOE
Disse gasser føres derefter ind i kolber, hvor de behandles med amin (som binder med CO2, men ikke hydrogen); blandingen opvarmes derefter, hvilket får CO² til at stige, hvor det kan opsamles. I den endelige proces (oxy-fuel forbrænding) afbrændes fossilt brændstof i ilt, hvilket resulterer i en gasblanding af damp og CO². Dampen og kuldioxiden separeres ved afkøling og komprimering af gasstrømmen, og når den er adskilt, fjernes CO².
Andre bestræbelser på kulstoffangst omfatter bygning af bystrukturer med særlige faciliteter til at udvinde CO² fra luften. Eksempler på dette omfatter Specialitetstårn i Mexico City – et hospital, der er omgivet af en 2500 m² stor facade bestående af Prosolve370e. Designet af det Berlin-baserede firma Elegant Embellishments, denne specialformede facade er i stand til at kanalisere luft gennem sine gitter og er afhængig af kemiske processer til at filtrere smog fra.
Kinas Phoenix Towers – et planlagt projekt for en række tårne i Wuhan, Kina (som også vil være verdens højeste) – forventes også at blive udstyret med en kulstoffangstoperation. Som en del af designerens vision om at skabe en bygning, der er både imponerende høj og bæredygtig, omfatter disse specielle belægninger på ydersiden af strukturerne, der vil trække CO² ud af den lokale byluft.
Så er der ideen til ' kunstige træer “, som blev fremsat af professor Klaus Lackner fra Department of Earth and Environmental Engineering ved Columbia University. Bestående af plastikblade, der er belagt med en harpiks, der indeholder natriumkarbonatisering – som når det kombineres med kuldioxid danner natriumbicarbonat (alias bagepulver) – forbruger disse 'træer' CO² på nogenlunde samme måde som rigtige træer gør.
En omkostningseffektiv version af den samme teknologi, der bruges til at skrubbe CO² fra luft i ubåde og rumfærger, renses bladene ved hjælp af vand, som kombineret med natriumbicarbonat giver en løsning, der nemt kan omdannes til biobrændstof.
I alle tilfælde handler processen med Carbon Capture om at finde måder at fjerne skadelige forurenende stoffer fra luften for at reducere menneskehedens fodaftryk. Opbevaring og genbrug indgår også i ligningen i håbet om at give forskerne mere tid til at udvikle alternative energikilder.
Vi har skrevet mange interessante artikler om kulstoffangst her på Universe Today. Her er Hvad er kuldioxid? , Hvad forårsager luftforurening? , Hvad hvis vi brænder alt? , Global Warming Watch: Hvordan kuldioxid bløder over jorden , og Verden skal sigte efter næsten-nul kulstofemissioner .
For mere information om, hvordan Carbon Capture fungerer, skal du sørge for at tjekke denne video fra Carbon Capture and Storage Organization:
Hvis du vil have mere information om Jorden, så tjek ud NASA's Solar System Exploration Guide on Earth . Og her er et link til NASAs Jordobservatorium .
Vi har også Astronomy Cast-episoder, der handler om planeten Jorden og klimaændringer. Hør her, Afsnit 51: Jorden , Afsnit 308: Klimaændringer .
Kilder: