Ett "mekanisk tre" er omtrent 1,000 ganger raskere til å fjerne karbondioksid fra luft enn et naturlig tre. Den første er å begynne å operere i Arizona i 2022. Illustrasjon via Arizona State University
To århundrer med forbrenning av fossilt brensel har satt mer karbondioksid, en kraftig drivhusgass, i atmosfæren enn naturen kan fjerne. Etter hvert som CO2 bygges opp, blir det fanger overflødig varme nær jordens overflate, forårsaker global oppvarming. Det er så mye CO2 i atmosfæren nå som de fleste scenarier viser å avslutte utslipp alene vil ikke være nok for å stabilisere klimaet – menneskeheten må også fjerne CO2 fra luften.
Det amerikanske energidepartementet har en ny mål å skalere opp direkte luftfange, en teknologi som bruker kjemiske reaksjoner til fange CO2 fra luft. Mens føderal finansiering for karbonfangst ofte får kritikk fordi noen ser det som en unnskyldning for å fortsette bruken av fossilt brensel, vil karbonfjerning i en eller annen form sannsynligvis fortsatt være nødvendig, viser IPCC-rapporter. Teknologi for å fjerne karbon mekanisk er under utvikling og drift på en veldig liten skala, delvis fordi dagens metoder er uoverkommelig dyre og energikrevende. Men nye teknikker blir testet i år som kan bidra til å redusere energibehovet og kostnadene.
Vi spurte professor ved Arizona State University Klaus Lackner, en pioner innen direkte luftfangst og karbonlagring, om tilstanden til teknologien og hvor den er på vei.
Hva er direkte karbonfjerning og hvorfor anses det som nødvendig?
Da jeg ble interessert i karbonhåndtering på begynnelsen av 1990-tallet, var det som drev meg observasjonen at karbon hoper seg opp i miljøet. Det tar naturen tusenvis av år for å fjerne denne CO2, og vi er på en bane mot mye høyere CO2 konsentrasjoner, langt utover alt mennesker har opplevd.
Menneskeheten har ikke råd til å ha økende mengder overflødig karbon som flyter rundt i miljøet, så vi må få det ut igjen.
Ikke alle utslipp kommer fra store kilder, som f.eks kraftverk eller fabrikker, hvor vi kan fange CO2 når den kommer ut. Så vi må håndtere den andre halvparten av utslippene – fra biler, fly, å ta en varm dusj mens gassovnen din slipper ut CO2. Det betyr å trekke CO2 ut av luften.
Siden CO2 blander seg raskt i luften, spiller det ingen rolle hvor i verden CO2 fjernes – fjerningen har samme effekt. Så vi kan plassere direkte luftfangstteknologi akkurat der vi planlegger å bruke eller lagre CO2.
Oppbevaringsmetoden er også viktig. Å lagre CO2 i bare 60 år eller 100 år er ikke godt nok. Hvis 100 år fra nå er alt karbonet tilbake i miljøet, alt vi gjorde var å ta vare på oss selv, og barnebarna våre må finne ut av det igjen. I mellomtiden vokser verdens energiforbruk med ca 2% per år.
En av klagene på direkte luftfangst, i tillegg til kostnaden, er at det er energikrevende. Kan den energibruken reduseres?
To store energibruk i direkte luftfangst er å kjøre vifter for å trekke inn luft og deretter oppvarming for å trekke ut CO2. Det finnes måter å redusere energibehovet for begge.
For eksempel snublet vi inn i et materiale som trekker til seg CO2 når det er tørt og avgir det når det er vått. Vi skjønte at vi kunne utsette det materialet for vind og det ville laste opp med CO2. Da kunne vi gjøre det vått og det ville det slippe ut CO2 på en måte som krever langt mindre energi enn andre systemer. Å tilføre varme skapt fra fornybar energi øker CO2-trykket enda høyere, så vi har en CO2-gass blandet med vanndamp som vi kan samle ren CO2 fra.
Vi kan spare enda mer energi hvis fangsten er passiv – det er ikke nødvendig å ha vifter som blåser luften rundt; luften beveger seg av seg selv.
Laboratoriet mitt lager en metode for å gjøre dette, kalt mekaniske trær. De er høye vertikale søyler av plater belagt med en kjemisk harpiks, omtrent 5 fot i diameter, med platene omtrent 2 tommer fra hverandre, som en stabel med plater. Når luften blåser gjennom, absorberer skivenes overflate CO2. Etter 20 minutter eller så er skivene fulle, og de synker ned i en tønne under. Vi sender inn vann og damp for å slippe CO2 ut i et lukket miljø, og nå har vi en lavtrykksblanding av vanndamp og CO2. Vi kan gjenvinne mesteparten av varmen som gikk med til å varme opp boksen, så energimengden som trengs til oppvarming er ganske liten.
Ved å bruke fukt kan vi unngå omtrent halvparten av energiforbruket og bruke fornybar energi for resten. Dette krever vann og tørr luft, så det vil ikke være ideelt overalt, men det finnes også andre metoder.
Kan CO2 lagres trygt på lang sikt, og er det nok av den typen lagring?
Jeg begynte å jobbe med konseptet mineralsekvestrering på 1990-tallet, og ledet en gruppe i Los Alamos. Verden kan faktisk legge bort CO2 permanent ved å dra nytte av det faktum at det er en syre og visse bergarter er base. Når CO2 reagerer med mineraler som er rike på kalsium, det danner faste karbonater. Av mineraliserer CO2 som dette, vi kan lagre en nesten ubegrenset mengde karbon permanent.
For eksempel er det mye basalt – vulkansk stein – i Island som reagerer med CO2 og gjør det til faste karbonater i løpet av få måneder. Island kan selge sertifikater for karbonbinding til resten av verden fordi det setter bort CO2 for resten av verden.
Det er også enorme underjordiske reservoarer fra oljeproduksjon i Permian Basin i Texas. Det er store saltholdige akviferer. I Nordsjøen, en kilometer under havbunnen, har energiselskapet Equinor fanget CO2 fra et gassbehandlingsanlegg og lagret en million tonn CO2 i året siden 1996, unngår Norges avgift på CO2-utslipp. Mengden underjordisk lagring der vi kan gjøre mineralbinding er langt større enn vi noen gang vil trenge for CO2. Spørsmålet er hvor mye som kan gjøres om til påvist reserve
.Vi kan også bruke direkte luftfangst for å lukke karbonløkken – betyr at CO2 gjenbrukes, fanges opp og gjenbrukes igjen for å unngå å produsere mer. Akkurat nå bruker folk karbon fra fossilt brensel for å utvinne energi. Du kan konvertere CO2 til syntetisk drivstoff – bensin, diesel eller parafin – som ikke har karbon i seg ved å blande CO2 med grønt hydrogen skapt med fornybar energi. Det drivstoffet kan enkelt sendes gjennom eksisterende rørledninger og lagres i årevis, slik at du kan produsere varme og elektrisitet i Boston en vinternatt ved å bruke energi som ble samlet inn som solskinn i Vest-Texas i fjor sommer. En tankfull "synfuel" koster ikke mye, og det er mer kostnadseffektivt enn et batteri.
Energidepartementet satte et nytt mål om å kutte kostnadene ved fjerning av karbondioksid til 100 USD per tonn og raskt skalere det opp innen et tiår. Hva må til for å gjøre det til en realitet?
DOE skremmer meg fordi de får det til å høres ut som om teknologien allerede er klar. Etter å ha neglisjert teknologien i 30 år, kan vi ikke bare si at det er selskaper som vet hvordan de skal gjøre det, og alt vi trenger å gjøre er å presse det videre. Vi må anta at dette er en ny teknologi.
Climeworks er det største selskapet som driver med direkte fangst kommersielt, og selger CO2 kl rundt $500 til $1,000 per tonn. Det er for dyrt. På den annen side, til $50 per tonn, kunne verden gjøre det. Jeg tror vi kan komme dit.
USA bruker rundt 7 millioner tonn CO2 i året kjøpmann CO2 – tenk brus, brannslukningsapparater, kornsiloer bruker det til å kontrollere kornpulver, som er en eksplosjonsfare. Gjennomsnittsprisen er $60-$150. Så under $100 har du et marked.
Det du egentlig trenger er et regelverk som sier at vi krever at CO2 legges bort, og da vil markedet gå fra å fange kilotonn CO2 i dag til å fange gigatonn CO2.
Hvor ser du denne teknologien på vei om 10 år?
Jeg ser en verden som forlater fossilt brensel, sannsynligvis gradvis, men som har mandat til å fange og lagre all CO2 på lang sikt.
Vår anbefaling er når karbon kommer ut av bakken, bør det matches med en lik fjerning. Hvis du produserer 1 tonn karbon assosiert med kull, olje eller gass, må du legge bort 1 tonn. Det trenger ikke være det samme tonnet, men det må være en beslagsbevis som sikrer at den er lagt bort, og at den må vare i mer enn 100 år. Hvis alt karbon er sertifisert fra det øyeblikket det kommer opp av bakken, er det vanskeligere å jukse systemet.
En stor ukjent er hvor hardt industrien og samfunnet vil presse på for å bli karbonnøytrale. Det er oppmuntrende å se selskaper som Microsoft og Stripe kjøper karbonkreditter og sertifikater for å fjerne CO2 og villig til å betale ganske høye priser.
Ny teknologi kan ta et tiår eller to å trenge gjennom, men hvis det økonomiske draget er der, kan ting gå fort. Det første kommersielle jetflyet var tilgjengelig i 1951. I 1965 var de allestedsnærværende.
Om forfatteren
Klaus Lackner, professor i ingeniørfag og direktør for Senter for negative karbonutslipp, Arizona State University
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Fremtiden vi velger: Overleve klimakrisen
av Christiana Figueres og Tom Rivett-Carnac
Forfatterne, som spilte nøkkelroller i Parisavtalen om klimaendringer, tilbyr innsikt og strategier for å håndtere klimakrisen, inkludert individuell og kollektiv handling.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarmingen
av David Wallace-Wells
Denne boken utforsker de potensielle konsekvensene av ukontrollerte klimaendringer, inkludert masseutryddelse, mat- og vannmangel og politisk ustabilitet.
Klikk for mer info eller for å bestille
Fremtidsdepartementet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Denne romanen forestiller en nær fremtidig verden som kjemper med virkningene av klimaendringer og tilbyr en visjon for hvordan samfunnet kan endre seg for å møte krisen.
Klikk for mer info eller for å bestille
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Forfatteren utforsker menneskets påvirkning på naturen, inkludert klimaendringer, og potensialet for teknologiske løsninger for å møte miljøutfordringer.
Klikk for mer info eller for å bestille
Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming
redigert av Paul Hawken
Denne boken presenterer en omfattende plan for å håndtere klimaendringer, inkludert løsninger fra en rekke sektorer som energi, landbruk og transport.
