Hvad hvis det var muligt bare at suge alle de skadelige forurenende stoffer ud af luften, så de ikke ville være sådan en gener? Hvad hvis det også var muligt at omdanne disse atmosfæriske forurenende stoffer tilbage til fossile brændstoffer eller muligvis miljøvenlige biobrændstoffer? Hvorfor kunne vi så bekymre os meget 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 indfanges ved punktkilder - såsom fabrikker, naturgasanlæg, brændselsanlæg, større byer eller ethvert andet sted, hvor der er kendt store koncentrationer af CO² . Denne CO² kan derefter opbevares til fremtidig brug, omdannes til biobrændstoffer eller blot sættes tilbage i jorden, så den ikke kommer ind i atmosfæren.
Beskrivelse:
Som mange andre nyere udviklinger er kulstoffangst del af et nyt sæt procedurer, der samlet kaldes geoengineering. Formålet med disse procedurer er at ændre klimaet for at modvirke virkningerne af den globale opvarmning, generelt ved at målrette mod en af de vigtigste drivhusgasser. Teknologien har eksisteret i nogen tid, men det er først i de senere år, at den også er blevet foreslået som et middel til bekæmpelse af klimaændringer.
I øjeblikket anvendes kulstoffangst oftest i planter, der er afhængige af forbrænding af fossilt brændstof for at generere elektricitet. Denne proces udføres på en af tre grundlæggende måder - efterforbrænding, forbrænding og forbrænding af oxybrændstof. Efterforbrænding involverer fjernelse af CO2, efter at det fossile brændstof er brændt og omdannet til en røggas, der består af CO2, vanddamp, svovldioxid og nitrogenoxid.
Når gasserne bevæger sig gennem en rygestaske eller skorsten, opsamles CO² af et "filter", der faktisk består af opløsningsmidler, der bruges til at absorbere CO2 og vanddamp. Denne teknik er effektiv, idet sådanne filtre kan eftermonteres til ældre planter, idet man undgår behovet for en kostbar kraftværksoverhaling.
Fordele og udfordringer:
Resultaterne af disse processer har hidtil været opmuntrende - hvilket kan prale af muligheden for, at op til 90% af CO² fjernes fra emissionerne (afhængigt af plantetypen og den anvendte metode). Der er dog bekymring for, at nogle af disse processer øger de samlede omkostninger og energiforbrug i kraftværker.
I henhold til 2005-rapport fra Det Mellemstatslige Panel for Klimaændringer (IPCC) spænder de ekstra omkostninger fra 24 til 40% for kulkraftværker, 11 til 22% for naturgasanlæg og 14 til 25% for kulbaseret forgasningscyklus systemer. Det ekstra strømforbrug skaber også mere i vejen for emissioner.
Selvom CC-operationer er i stand til drastisk at reducere CO², kan de tilføje andre forurenende stoffer i luften. Mængderne af slags forurenende stoffer afhænger af teknologien og spænder fra ammoniak og nitrogenoxider (NO og NO²) til svovloxider og svovloxider (SO, SO², SO³, S²O, S²O³ osv.). Imidlertid udvikler forskere 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-projektet, et kulfyret kraftværk i Texas. Dette anlæg blev opgraderet af US Department of Energy (DOE) i 2014 for at imødekomme den største kulstoffangstoperation efter forbrændingen i verden.
Bestående af filtre, der vil fange emissionerne, og infrastrukturen, der ville placere det tilbage i jorden, estimerer DOE, at denne operation vil være i stand til at fange 1,4 millioner ton CO2 som tidligere ville være blevet frigivet i luften.
I tilfælde af forbrænding er CO² fanget, inden fossilt brændstof endda brændes. Her opvarmes kul, olie eller naturgas i rent ilt, hvilket resulterer i en blanding af kulilte og brint. Denne blanding behandles derefter i en katalytisk konverter med damp, der derefter producerer mere brint og kuldioxid.
Disse gasser føres derefter i kolber, hvor de behandles med amin (som binder med CO², men ikke brint); blandingen opvarmes derefter, hvilket får CO² til at stige, hvor den kan opsamles. I den sidste proces (forbrænding af oxy-brændstof) brændes fossilt brændstof i ilt, hvilket resulterer i en gasblanding af damp og CO². Dampen og kuldioxid adskilles ved afkøling og komprimering af gasstrømmen, og når den først er separeret, fjernes CO².
Anden indsats for kulstoffangst inkluderer bygning af bystrukturer med specielle faciliteter til at udtrække CO² fra luften. Eksempler herpå inkluderer Torre de Especialidades i Mexico City - et hospital, der er omgivet af en 2500 m² stor facade sammensat af Prosolve370e. Denne specialformede facade er designet af det Berlin-baserede firma Elegant Embellishments og er i stand til at kanalisere luft gennem sine gitter og er afhængig af kemiske processer for at filtrere smog.
Kinas Phoenix Towers - et planlagt projekt til en række tårne i Wuhan, Kina (som også vil være verdens højeste) - forventes også at være udstyret med en kulstoffangstoperation. Som en del af designernes vision om at skabe en bygning, der er både imponerende høj og bæredygtig, inkluderer disse specielle belægninger på ydersiden af de strukturer, der vil trække CO² ud af den lokale byluft.
Så er der ideen til "kunstige træer", som blev fremsat af professor Klaus Lackner fra Institut for Jord- og Miljøteknik ved Columbia University. Bestående af plastfronds, der er belagt med en harpiks, der indeholder natriumkarbonering - som når de kombineres med kuldioxid skaber natriumbicarbonat (også kendt sodavand) - disse "træer" forbruger CO² på omtrent samme måde som virkelige træer gør.
En omkostningseffektiv version af den samme teknologi, der bruges til at skrubbe CO² fra luft i ubåde og rumfærger, renses derefter fronds ved hjælp af vand, der, når det kombineres med natriumbicarbonat, giver en løsning, der let kan omdannes til biobrændstof.
I alle tilfælde drejer det sig om at finde måder at fjerne skadelige forurenende stoffer fra luften for at reducere menneskehedens fodaftryk. Opbevaring og genbrug går også ind i ligningen i håb om at give forskerne mere tid til at udvikle alternative energikilder.
Vi har skrevet mange interessante artikler om kulstoffangst her på Space Magazine. Her er hvad er kuldioxid ?, Hvad forårsager luftforurening ?, Hvad hvis vi forbrænder alt ?, Globalt opvarmningsur: Hvordan kuldioxid blødder over hele jorden og verdens behov for at sigte mod næsten nul kulstofemissioner.
For mere information om, hvordan Carbon Capture fungerer, skal du huske at tjekke denne video fra Carbon Capture and Storage Organization:
Hvis du gerne vil have mere info om Jorden, kan du tjekke NASAs vejledning til solsystem til efterforskning på Jorden. Og her er et link til NASAs jordobservatorium.
Vi har også Astronomy Cast-episoder, der handler om planeten Jorden og Klimaændringer. Lyt her, Afsnit 51: Jorden, Afsnit 308: Klimaændring.
Kilder:
- Wikipedia - Carbon Capture and Storage
- Carbon Capture Storage Association - Hvad er CCS?
- Grønne fakta - CO² Optagelse og opbevaring
- Global CCS Institute - Hvad er CCS?
