'ต้นไม้กล' หนึ่งต้นสามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศได้เร็วกว่าต้นไม้ธรรมชาติประมาณ 1,000 เท่า ประการแรกคือการเริ่มดำเนินการในรัฐแอริโซนาในปี 2022 ภาพประกอบโดยมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา

การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเวลาสองศตวรรษได้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังสู่ชั้นบรรยากาศมากกว่าที่ธรรมชาติจะกำจัดได้ ในขณะที่ CO2 นั้นสร้างขึ้น มัน ดักจับความร้อนส่วนเกิน ใกล้พื้นผิวโลกทำให้เกิดภาวะโลกร้อน มี CO2 มากมายในชั้นบรรยากาศในขณะนี้ซึ่งสถานการณ์ส่วนใหญ่แสดงให้เห็น หยุดปล่อยมลพิษอย่างเดียวไม่พอ เพื่อรักษาเสถียรภาพของสภาพอากาศ – มนุษยชาติจะต้องกำจัด CO2 ออกจากอากาศด้วย

กระทรวงพลังงานสหรัฐมีนโยบายใหม่ เป้าหมาย ที่จะขยายขนาดขึ้น การดักจับอากาศโดยตรงซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีกับ ดักจับ CO2 จากอากาศ. ในขณะที่เงินทุนของรัฐบาลกลางสำหรับการดักจับคาร์บอนมักจะถูกวิพากษ์วิจารณ์เพราะบางคนมองว่าเป็นข้ออ้างสำหรับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อดำเนินการต่อ การกำจัดคาร์บอนในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมีแนวโน้ม ยังจำเป็นอยู่, รายงาน IPCC แสดง เทคโนโลยีในการกำจัดคาร์บอนด้วยเครื่องจักรกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาและดำเนินการที่ ขนาดเล็กมากส่วนหนึ่งเป็นเพราะวิธีการในปัจจุบันมีราคาแพงมากและต้องใช้พลังงานมาก แต่ เทคนิคใหม่ กำลังได้รับการทดสอบในปีนี้ซึ่งสามารถช่วยลดความต้องการพลังงานและต้นทุนได้

เราถามศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา เคลาส์ แลคเนอร์ผู้บุกเบิกในการดักจับอากาศโดยตรงและกักเก็บคาร์บอน เกี่ยวกับสถานะของเทคโนโลยีและทิศทางที่เทคโนโลยีกำลังมุ่งไป

การกำจัดคาร์บอนโดยตรงคืออะไรและเหตุใดจึงจำเป็น

เมื่อฉันสนใจการจัดการคาร์บอนในช่วงต้นทศวรรษ 1990 สิ่งที่ผลักดันฉันคือการสังเกตว่าคาร์บอนสะสมในสิ่งแวดล้อม มันต้องใช้ธรรมชาติ หลายพันปีในการกำจัด CO2 . นั้นและเราอยู่บน วิถีสู่ CO2 ที่สูงขึ้นมาก เข้มข้น เหนือสิ่งอื่นใดที่มนุษย์เคยประสบมา

มนุษยชาติไม่สามารถที่จะมีปริมาณคาร์บอนส่วนเกินที่ลอยอยู่ในสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นได้ ดังนั้นเราจึงต้องเอามันกลับคืนมา

การปล่อยมลพิษทั้งหมดไม่ได้มาจากแหล่งขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้าหรือโรงงานที่ซึ่งเราสามารถดักจับ CO2 ออกมาได้ ดังนั้นเราจึงต้องจัดการกับอีกครึ่งหนึ่งของการปล่อยมลพิษ จากรถยนต์ เครื่องบิน การอาบน้ำอุ่นในขณะที่เตาแก๊สของคุณปล่อย CO2 นั่นหมายถึงการดึง CO2 ออกจากอากาศ

เนื่องจาก CO2 ผสมกันอย่างรวดเร็วในอากาศ จึงไม่สำคัญว่า CO2 จะถูกลบออกจากที่ใดในโลก การกำจัดก็มีผลเช่นเดียวกัน ดังนั้นเราจึงสามารถวางเทคโนโลยีดักจับอากาศโดยตรงในที่ที่เราวางแผนจะใช้หรือจัดเก็บ CO2

วิธีการจัดเก็บก็มีความสำคัญเช่นกัน การจัดเก็บ CO2 เพียง 60 ปีหรือ 100 ปียังไม่เพียงพอ หาก 100 ปีจากนี้คาร์บอนทั้งหมดกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม สิ่งที่เราทำคือดูแลตัวเอง และหลานๆ ของเราต้องคิดหาทางออกอีกครั้ง ในขณะเดียวกัน การบริโภคพลังงานของโลกก็เพิ่มขึ้นประมาณ 2% ต่อปี.

ข้อร้องเรียนประการหนึ่งเกี่ยวกับการดักจับอากาศโดยตรง นอกเหนือไปจากค่าใช้จ่ายก็คือ การใช้พลังงานสูง สามารถลดการใช้พลังงานได้หรือไม่?

การใช้พลังงานขนาดใหญ่สองครั้งในการดักจับอากาศโดยตรงคือการใช้พัดลมเพื่อดึงอากาศเข้าไป จากนั้นจึงให้ความร้อนเพื่อแยก CO2 มีวิธีลดความต้องการพลังงานสำหรับทั้งคู่

ตัวอย่างเช่น เราสะดุดเข้ากับวัสดุที่ดึงดูด CO2 เมื่อแห้งและปล่อยเมื่อเปียก เราตระหนักว่าเราสามารถนำวัสดุนั้นไปสัมผัสกับลมได้และมันจะบรรจุ CO2 จากนั้นเราก็ทำให้เปียกและมันจะ ปล่อย CO2 ในลักษณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่าระบบอื่นมาก การเพิ่มความร้อนที่เกิดจากพลังงานหมุนเวียนจะเพิ่มแรงดัน CO2 ให้สูงขึ้น ดังนั้นเราจึงมีก๊าซ CO2 ผสมกับไอน้ำซึ่งเราสามารถเก็บ CO2 บริสุทธิ์ได้

เราสามารถประหยัดพลังงานได้มากขึ้นหากการจับภาพเป็นแบบพาสซีฟ – ไม่จำเป็นต้องมีพัดลมเป่าลม อากาศเคลื่อนที่ด้วยตัวมันเอง

ห้องทดลองของฉันกำลังสร้างวิธีการที่เรียกว่า ต้นไม้กล. เป็นแผ่นแนวตั้งสูงที่เคลือบด้วยเรซินเคมี มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5 ฟุต โดยแยกแผ่นออกจากกันประมาณ 2 นิ้ว เหมือนกองระเบียน เมื่ออากาศพัดผ่าน พื้นผิวของแผ่นดิสก์จะดูดซับ CO2 หลังจากผ่านไป 20 นาที แผ่นดิสก์จะเต็มและจมลงในถังด้านล่าง เราส่งน้ำและไอน้ำเข้าไปเพื่อปล่อย CO2 ออกสู่สิ่งแวดล้อมปิด และตอนนี้เรามีส่วนผสมของไอน้ำและ CO2 แรงดันต่ำ เราสามารถกู้คืนความร้อนส่วนใหญ่ที่ทำให้กล่องร้อนขึ้น ดังนั้นปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการให้ความร้อนจึงค่อนข้างน้อย

การใช้ความชื้นทำให้เราสามารถหลีกเลี่ยงการใช้พลังงานได้ประมาณครึ่งหนึ่งและใช้พลังงานหมุนเวียนในส่วนที่เหลือ สิ่งนี้ต้องการน้ำและอากาศแห้ง ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับทุกที่ แต่ก็มีวิธีการอื่นๆ ด้วย

สามารถจัดเก็บ CO2 ได้อย่างปลอดภัยในระยะยาว และการจัดเก็บประเภทดังกล่าวมีเพียงพอหรือไม่?

ฉันเริ่มทำงานเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องการกักเก็บแร่ในปี 1990 โดยเป็นผู้นำกลุ่มที่ลอส อาลามอส โลกสามารถขจัด CO2 ออกไปได้อย่างถาวรโดยใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าเป็นกรดและหินบางชนิดเป็นเบส เมื่อ CO2 ทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุที่อุดมไปด้วยแคลเซียม เกิดเป็นของแข็งคาร์บอเนต. โดย การทำให้เป็นแร่ CO2 แบบนี้เรา สามารถจัดเก็บ ปริมาณคาร์บอนเกือบไม่จำกัดอย่างถาวร

ตัวอย่างเช่น มีหินบะซอลต์มากมาย – หินภูเขาไฟ – ใน ไอซ์แลนด์ที่ทำปฏิกิริยากับ CO2 และเปลี่ยนเป็นคาร์บอเนตที่เป็นของแข็งภายในเวลาไม่กี่เดือน ไอซ์แลนด์สามารถขายใบรับรองการกักเก็บคาร์บอนให้กับส่วนอื่นๆ ของโลกได้ เนื่องจากมันทำให้ CO2 หายไปสำหรับส่วนอื่นๆ ของโลก

นอกจากนี้ยังมีแหล่งเก็บน้ำมันใต้ดินขนาดใหญ่จากการผลิตน้ำมันในลุ่มน้ำ Permian ในเท็กซัส มีชั้นหินอุ้มน้ำเกลือขนาดใหญ่ ในทะเลเหนือซึ่งอยู่ต่ำกว่าพื้นมหาสมุทรหนึ่งกิโลเมตร บริษัท Equinor ด้านพลังงานได้ทำการดักจับ CO2 จากโรงงานแปรรูปก๊าซและจัดเก็บ CO2 ล้านตันต่อปี ตั้งแต่ปี 1996 หลีกเลี่ยง .ของนอร์เวย์ ภาษีจากการปล่อย CO2. ปริมาณการจัดเก็บใต้ดินที่เราสามารถทำการเก็บแร่นั้นมากกว่าที่เราเคยต้องการสำหรับ CO2 คำถามคือสามารถแปลงเป็นทุนสำรองที่พิสูจน์แล้วได้มากน้อยเพียงใด

.เรายังใช้ดักจับอากาศโดยตรง เพื่อปิดห่วงคาร์บอน – หมายถึง CO2 ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ ดักจับ และนำกลับมาใช้ใหม่อีกครั้งเพื่อหลีกเลี่ยงการผลิตมากขึ้น ตอนนี้ผู้คนใช้คาร์บอนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเพื่อดึงพลังงาน คุณสามารถแปลง CO2 เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ - เบนซิน ดีเซล หรือน้ำมันก๊าด - ที่ไม่มีคาร์บอนอยู่ในนั้นโดยผสม CO2 กับ ไฮโดรเจนสีเขียว สร้างขึ้นด้วยพลังงานหมุนเวียน เชื้อเพลิงนั้นสามารถจัดส่งผ่านท่อที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดายและเก็บไว้ได้นานหลายปี ดังนั้นคุณจึงสามารถผลิตความร้อนและไฟฟ้าในบอสตันในคืนฤดูหนาวโดยใช้พลังงานที่เก็บสะสมเป็นแสงแดดในเวสต์เท็กซัสเมื่อฤดูร้อนที่แล้ว น้ำมัน "synfuel" เต็มถังไม่เสียค่าใช้จ่ายมากนัก และคุ้มค่ากว่าแบตเตอรี่

กระทรวงพลังงานตั้งเป้าหมายใหม่เพื่อลดต้นทุนการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ลงเหลือ 100 เหรียญสหรัฐต่อตัน และขยายให้ใหญ่ขึ้นอย่างรวดเร็วภายในหนึ่งทศวรรษ จะต้องเกิดอะไรขึ้นเพื่อให้สิ่งนั้นเป็นจริง?

DOE ทำให้ฉันกลัวเพราะพวกเขาทำให้ดูเหมือนว่าเทคโนโลยีพร้อมแล้ว หลังจากละเลยเทคโนโลยีมาเป็นเวลา 30 ปี เราไม่สามารถพูดได้ว่ามีหลายบริษัทที่รู้วิธีการทำ และสิ่งที่เราต้องทำคือผลักดันมันไป เราต้องถือว่านี่เป็นเทคโนโลยีตั้งไข่

Climeworks เป็นบริษัทที่ใหญ่ที่สุดที่ทำการดักจับโดยตรงในเชิงพาณิชย์ และจำหน่าย CO2 ที่ ประมาณ 500 ถึง 1,000 เหรียญสหรัฐต่อตัน. ราคาแพงเกินไป ในทางกลับกัน ที่ 50 ดอลลาร์ต่อตัน โลกสามารถทำได้ ฉันคิดว่าเราสามารถไปถึงที่นั่นได้

สหรัฐอเมริกาใช้คาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 7 ล้านตันต่อปีใน ผู้ค้า CO2 – คิดว่าน้ำอัดลม ถังดับเพลิง ไซโลเมล็ดพืช ใช้ควบคุมผงเมล็ดพืชซึ่งเป็นอันตรายต่อการระเบิด ราคาเฉลี่ยอยู่ที่ 60-150 ดอลลาร์ ดังนั้น ต่ำกว่า $100 คุณมีตลาด

สิ่งที่คุณต้องการจริงๆ คือกรอบการกำกับดูแลที่บอกว่าเราต้องการให้ CO2 ถูกกำจัดออกไป จากนั้นตลาดจะย้ายจากการดักจับ CO2 กิโลตันในปัจจุบันไปเป็นการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนหลายกิกะตัน

คุณเห็นว่าเทคโนโลยีนี้จะไปถึงไหนในอีก 10 ปีข้างหน้า?

ฉันเห็นโลกที่ละทิ้งเชื้อเพลิงฟอสซิล อาจจะค่อยๆ แต่มีหน้าที่ในการเก็บกัก CO2 ทั้งหมดในระยะยาว

คำแนะนำของเราคือเมื่อคาร์บอนออกมาจากพื้นดินก็ควรจะจับคู่กับการกำจัดที่เท่าเทียมกัน หากคุณผลิตคาร์บอน 1 ตันที่เกี่ยวข้องกับถ่านหิน น้ำมัน หรือก๊าซ คุณต้องทิ้ง 1 ตัน ไม่จำเป็นต้องเป็นตันเดียวกัน แต่ต้องมี หนังสือรับรองการกักขัง ที่รับรองว่าถูกทิ้งและต้องอยู่นานกว่า 100 ปี หากคาร์บอนทั้งหมดได้รับการรับรองตั้งแต่ปล่อยออกจากพื้นก็จะเป็นการยากที่จะโกงระบบ

ที่ไม่ทราบแน่ชัดคืออุตสาหกรรมและสังคมจะผลักดันให้คาร์บอนเป็นกลางได้อย่างไร เป็นกำลังใจที่เห็นบริษัทอย่าง ไมโครซอฟท์ และ Stripe ซื้อคาร์บอนเครดิต และใบรับรองการกำจัด CO2 และยินดีจ่ายในราคาค่อนข้างสูง

เทคโนโลยีใหม่อาจใช้เวลาหนึ่งหรือสองทศวรรษในการเจาะ แต่ถ้าเศรษฐกิจอยู่ที่นั่น สิ่งต่างๆ ก็ไปได้เร็ว เครื่องบินเจ็ตเชิงพาณิชย์ลำแรกมีจำหน่ายในปี พ.ศ. 1951 จนถึงปี พ.ศ. 1965 เครื่องบินเหล่านี้มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง

เกี่ยวกับผู้เขียน

Klaus Lackner ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมและผู้อำนวยการศูนย์การปล่อยคาร์บอนเชิงลบ มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

อนาคตที่เราเลือก: เอาชีวิตรอดจากวิกฤติสภาพภูมิอากาศ

โดย Christiana Figueres และ Tom Rivett-Carnac

ผู้เขียนซึ่งมีบทบาทสำคัญในข้อตกลงปารีสว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์สำหรับการจัดการวิกฤตสภาพภูมิอากาศ รวมถึงการดำเนินการส่วนบุคคลและส่วนรวม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

โลกที่ไม่มีใครอยู่: ชีวิตหลังความร้อน

โดย David Wallace-Wells

หนังสือเล่มนี้สำรวจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ไม่ถูกตรวจสอบ ซึ่งรวมถึงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ การขาดแคลนอาหารและน้ำ และความไม่มั่นคงทางการเมือง

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

กระทรวงเพื่ออนาคต: นวนิยาย

โดย Kim Stanley Robinson

นวนิยายเรื่องนี้จินตนาการถึงโลกในอนาคตอันใกล้ที่ต้องต่อสู้กับผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และนำเสนอวิสัยทัศน์ว่าสังคมจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเพื่อรับมือกับวิกฤต

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

ภายใต้ท้องฟ้าสีขาว: ธรรมชาติแห่งอนาคต

โดย Elizabeth Kolbert

ผู้เขียนสำรวจผลกระทบที่มนุษย์มีต่อโลกธรรมชาติ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และศักยภาพในการแก้ปัญหาทางเทคโนโลยีเพื่อจัดการกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

การเบิกถอน: แผนที่ครอบคลุมมากที่สุดที่เคยเสนอเพื่อย้อนกลับภาวะโลกร้อน

เรียบเรียงโดย พอล ฮอว์เกน

หนังสือเล่มนี้นำเสนอแผนที่ครอบคลุมสำหรับการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ รวมถึงการแก้ปัญหาจากหลากหลายภาคส่วน เช่น พลังงาน เกษตรกรรม และการขนส่ง

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ