Что если бы можно было просто высосать все вредные загрязнители из воздуха, чтобы они не доставляли таких неприятностей? Что если бы можно было также преобразовать эти атмосферные загрязнители обратно в ископаемое топливо или, возможно, экологически чистое биотопливо? Почему же тогда мы могли бы гораздо меньше беспокоиться о смоге, респираторных заболеваниях и воздействии, которое высокие концентрации этих газов оказывают на планету.
Это основа «Улавливания углерода», относительно новой концепции, в которой углекислый газ улавливается в точечных источниках, таких как заводы, заводы по производству природного газа, топливные заводы, крупные города или любое другое место, где, как известно, обнаруживаются большие концентрации CO2. , Этот CO 2 может быть сохранен для будущего использования, преобразован в биотопливо или просто возвращен на Землю, чтобы он не попадал в атмосферу.
Описание:
Как и многие другие недавние разработки, улавливание углерода является частью нового набора процедур, которые все вместе известны как геоинженерия. Целью этих процедур является изменение климата для противодействия последствиям глобального потепления, как правило, путем нацеливания на один из основных парниковых газов. Технология существует в течение некоторого времени, но только в последние годы она была предложена в качестве средства борьбы с изменением климата.
В настоящее время улавливание углерода чаще всего используется на заводах, которые используют электроэнергию для сжигания ископаемого топлива. Этот процесс выполняется одним из трех основных способов - дожигание, дожигание и сжигание кислорода. Дожигание включает удаление CO2 после сжигания ископаемого топлива и превращение его в дымовой газ, который состоит из CO2, водяного пара, диоксидов серы и оксида азота.
Когда газы проходят через дымовую трубу или дымоход, CO 2 улавливается «фильтром», который на самом деле состоит из растворителей, которые используются для поглощения CO2 и водяного пара. Этот метод эффективен в том смысле, что такие фильтры могут быть установлены на старых установках, избегая необходимости дорогостоящего ремонта электростанции.
Преимущества и проблемы:
Результаты этих процессов до сих пор были обнадеживающими - они могут похвастаться возможностью удаления до 90% CO 2 из выбросов (в зависимости от типа установки и используемого метода). Однако есть опасения, что некоторые из этих процессов увеличивают общую стоимость и потребление энергии электростанциями.
Согласно докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2005 год, дополнительные расходы варьируются от 24 до 40% для угольных электростанций, от 11 до 22% для установок, работающих на природном газе, и от 14 до 25% для комбинированного цикла газификации на основе угля. системы. Дополнительное энергопотребление также создает больше выбросов.
Кроме того, несмотря на то, что операции CC способны значительно снизить выбросы CO2, они могут добавлять другие загрязнители в воздух. Количество загрязняющих веществ зависит от технологии и варьируется от оксидов аммиака и азота (NO и NO2) до оксидов серы и оксидов серы (SO, SO2, SO3, S²O, S²O3 и т. Д.). Тем не менее, исследователи разрабатывают новые методы, которые, как они надеются, сократят как затраты, так и потребление и не будут генерировать дополнительные загрязнители.
Примеры:
Хорошим примером процесса улавливания углерода является проект Petro Nova, работающий на угле в Техасе. Этот завод начал модернизацию Департаментом энергетики США (DOE) в 2014 году, чтобы приспособиться к крупнейшей в мире операции по улавливанию углерода после сжигания.
По оценкам Министерства энергетики, состоящей из фильтров, которые улавливают выбросы, и инфраструктуры, которая могла бы вернуть его на Землю, эта операция сможет улавливать 1,4 млн. Тонн СО.2 что ранее было бы выпущено в воздух.
В случае предварительного сжигания CO 2 улавливается еще до того, как ископаемое топливо сгорело. Здесь уголь, нефть или природный газ нагревается в чистом кислороде, в результате чего получается смесь окиси углерода и водорода. Эту смесь затем обрабатывают в каталитическом преобразователе паром, который затем производит больше водорода и диоксида углерода.
Эти газы затем подают в колбы, где они обрабатываются амином (который связывается с СО2, но не с водородом); затем смесь нагревают, в результате чего СО2 поднимается там, где ее можно собрать. В конечном процессе (сжигание кислородного топлива) ископаемое топливо сжигается в кислороде, в результате чего образуется газовая смесь пара и CO2. Пар и диоксид углерода разделяются путем охлаждения и сжатия газового потока, и после разделения CO 2 удаляется.
Другие усилия по улавливанию углерода включают строительство городских сооружений со специальными средствами для извлечения CO 2 из воздуха. Примеры этого включают Torre de Especialidades в Мехико - больницу, которая окружена фасадом площадью 2500 м², состоящим из Prosolve370e. Разработанный берлинской фирмой Elegant Embellishments, этот фасад особой формы способен пропускать воздух через свои решетки и использует химические процессы для фильтрации смога.
Предполагается, что китайские башни Феникс - запланированный проект для ряда башен в Ухане, Китай (который также будет самым высоким в мире) - также будут оснащены операцией по улавливанию углерода. В рамках идеи дизайнеров по созданию впечатляюще высокого и экологичного здания они включают в себя специальные покрытия на наружных поверхностях конструкций, которые будут вытягивать CO² из воздуха местного города.
Тогда есть идея «искусственных деревьев», которая была выдвинута профессором Клаусом Лакнером с факультета инженерии Земли и окружающей среды Колумбийского университета. Состоящие из пластиковых листьев, покрытых смолой, которая содержит карбонизат натрия - который в сочетании с углекислым газом образует бикарбонат натрия (он же пищевая сода) - эти «деревья» потребляют СО2 почти так же, как настоящие деревья.
Экономически выгодный вариант той же технологии, которая используется для очистки CO2 от воздуха в подводных лодках и космических челноках, затем очищают ветки с помощью воды, которая в сочетании с бикарбонатом натрия дает раствор, который легко превращается в биотопливо.
Во всех случаях процесс улавливания углерода сводится к поиску способов удаления вредных загрязняющих веществ из воздуха для уменьшения воздействия на человечество. Хранение и повторное использование также входят в уравнение в надежде дать исследователям больше времени для разработки альтернативных источников энергии.
Мы написали много интересных статей о улавливании углерода здесь, в журнале Space. Вот что такое двуокись углерода? Что вызывает загрязнение воздуха? Что, если мы сжигаем все ?, Часы глобального потепления: Как углекислый газ истекает через Землю, и миру нужно стремиться к выбросам углерода, близким к нулю.
Для получения дополнительной информации о том, как работает Carbon Capture, обязательно посмотрите это видео в организации Carbon Capture and Storage:
Если вам нужна дополнительная информация о Земле, ознакомьтесь с Руководством НАСА по исследованию Солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Обсерваторию Земли НАСА.
У нас также есть эпизоды «Астрономии», посвященные планете Земля и изменению климата. Послушайте, Эпизод 51: Земля, Эпизод 308: Изменение климата.
Источники:
- Википедия - Улавливание и хранение углерода
- Ассоциация по хранению углерода - Что такое CCS?
- Зеленые факты - захват и хранение CO²
- Global CCS Institute - Что такое CCS?
