GENERACIJSKI POTHVAT

Projekt od 15 bilijuna $: Kako bi golemi ‘klima uređaji‘ isisavali CO2 iz zraka i ohladili planet

Za hlađenje planete pomoću izvlačenja CO2 iz zraka bit će potreban globalni tehnološki pothvat. Pitanje je - može li se izvesti?

Godina je 2050. Prošetate li od muzeja nafte Permian Basin u Midlandu u Teksasu i odvezete li se prema sjeveru preko suncem spržene ravnice gdje se nekoliko preostalih naftnih pumpi lijeno klima na vrućini, ugledat ćete je: blistava palača uzdiže se iz tla, piše BBC. Tlo se ovdje zrcali: isprekidani srebrnoplavi valovi beskrajnog niza solarnih ploča pružaju se u svim smjerovima. U daljini se spajaju s kolosalnim zidom visokim pet katova i dugim gotovo kilometar. Iza zida naziru se zmijolike cijevi i ulaz u kemijsku tvornicu.

Kako se približavate, vidite kako čitav zid treperi i svjetluca - u cijelosti se sastoji od ogromnih ventilatora koji se vrte u svojim čeličnim kućištima. Možda ćete pomisliti kako to sve skupa izgleda kao gigantski klima-uređaj. U određenom smislu, to doista i jest tako. Gledate postrojenje za izravno hvatanje zraka (eng. 'direct air capture' - DAC), jedno od desetak tisuća takvih širom svijeta. Zajedno pokušavaju rashladiti planet isisavajući ugljični dioksid iz zraka. Taj je teksaški krajolik inače poznat po milijardama barela nafte izvučenih iz njegovih dubina tijekom 20. stoljeća. Sada se nasljeđe tih fosilnih goriva - CO2 u našem zraku - upumpava natrag u ispražnjene rezervoare.

Ako svijet želi ispuniti ciljeve Pariškog sporazuma koji ograničavaju globalno zagrijavanje na 1,5°C do 2100. godine, ovakva postrojenja mogla bi biti potrebna do sredine stoljeća.

No, vratimo li se na trenutak u 2021. godinu u Squamish u Britanskoj Kolumbiji gdje se, nasuprot idiličnom prozoru snijegom pokrivenih planina, dovršavaju uređaji veličine staje prekriveni plavom ceradom. Kad u rujnu započne s radom, prototip postrojenje Carbon Engineeringa za izravno hvatanje zraka započet će uklanjanje tone CO2 iz zraka svake godine. To je tek mali početni korak, no već je u pogonu i slična takva, no nešto veća tvornica u Teksasu. Zasad, ovo je tipična veličina današnjeg DAC postrojenja.

"Imamo problem klimatskih promjena, a uzrokovan je viškom CO2", kaže izvršni direktor Carbon Engineeringa, Steve Oldham. "Pomoću DAC-a možete ukloniti bilo koju emisiju, bilo gdje i bilo kada, i to je vrlo moćan alat."

Većina hvatanja ugljičnog dioksida usredotočuje se na uklanjanje emisija na samom izvoru: to su uređaji za pročišćavanje i filtri na dimnjacima koji sprečavaju da štetni plinovi dođu u atmosferu. Ali ovo je nepraktično za male, vrlo brojne izvore poput milijarde automobila koji prometuju planetom. Niti se na taj način može pohvatati CO2 koji već je u zraku. Tu na red dolazi izravno hvatanje zraka.

Ako svijet želi izbjeći katastrofalne klimatske promjene, prelazak na ugljično neutralno društvo neće biti dovoljno. Međuvladin panel za klimatske promjene (IPCC) upozorio je da će ograničavanje globalnog zagrijavanja na 1,5° C do 2100. godine zahtijevati tehnologije kao što je DAC za "veliku akciju uklanjanja ugljičnog dioksida" - što znači milijarde tona ili gigatone svake godine. Elon Musk nedavno je obećao 100 milijuna dolara za razvoj tehnologija za hvatanje ugljičnog dioksida, dok tvrtke poput Microsofta, United Airlinesa i ExxonMobila već ulažu milijarde dolara u to područje.

"Trenutni modeli sugeriraju da ćemo trebati ukloniti 10 gigatona CO2 godišnje do 2050. godine, a do kraja stoljeća taj se broj mora udvostručiti na 20 gigatona godišnje", kaže Jane Zelikova, klimatska znanstvenica sa Sveučilišta iz Wyominga. Trenutno, "ne uklanjamo niti jednu tonu. Moramo početi od nule."

Postrojenje Carbon Engineeringa u Squamishu zamišljeno je kao pokusno mjesto za različite tehnologije. No, tvrtka izrađuje nacrte za znatno veće postrojenje na naftnim poljima zapadnog Teksasa, koje bi godišnje uhvatilo milijun tona CO2. "Jednom kad to učinite, jednostavno napravite mnogo replika tih postrojenja", kaže Oldham. Ipak priznaje da su razmjeri tog zadatka vrtoglavo visoki. "Moramo izvući 800 gigatona iz atmosfere. To se neće dogoditi preko noći."

image
Climaworks startup u Švicarskoj koji radi na DAC tehnologiji
Travelstock44/Alamy/Alamy/Profimedia

Razmišljanje o plavom nebu

Znanost izravnog hvatanja zraka je posve jasna. Postoji nekoliko načina za to, no onaj koji koristi sustav Carbon Engineering, radi na principu ventilatora za usisavanje zraka koji sadrži 0,04 posto CO2 (današnja razina u atmosferi) kroz filtar natopljen otopinom kalijevog hidroksida - kaustične kemikalije koja je obično poznata kao potaša i koja se koristi u proizvodnji sapuna, a ima i razne druge primjene. Ta potaša ili kalijev karbonat apsorbira CO2 iz zraka, nakon čega se tekućina dovodi cijevima u drugu komoru i pomiješa s kalcijevim hidroksidom (vapnencem). Vapno zahvaća otopljeni CO2 stvarajući male pahuljice vapnenca. Te se vapnenačke pahuljice prosiju i zagrijavaju u trećoj komori, koja se naziva kalciner, sve dok se ne raspadnu, iz čega nastaje čisti CO2 koji se hvata i skladišti. U svakoj se fazi ostaci kemijskih postupaka iz procesa ponovno recikliraju, čime se stvara zatvorena reakcija koja se beskrajno ponavlja bez otpadnih tvari.

S obzirom na to da globalne emisije ugljika nastavljaju rasti, klimatski cilj od 1,5°C izgleda sve manje vjerojatan bez ovakvih intervencija.

"Broj stvari koje bi se morale dogoditi bez izravnog hvatanja zraka je toliko raznolik je da je malo vjerojatno da ćemo bez njega moći ispuniti Pariški sporazum", kaže Ajay Gambhir, viši istraživač s Instituta za klimatske promjene na Imperial College Grantham i autor rada iz 2019. o ulozi DAC-a u ublažavanju klimatskih promjena.

IPCC predstavlja i neke modele za stabiliziranje klime koji se ne oslanjaju na izravno hvatanje zraka, ali Gambhir kaže da su oni "preambiciozni" u svojim pretpostavkama o napretku u energetskoj učinkovitosti i spremnosti ljudi da promijene svoje ponašanje.

"Prošli smo točku u kojoj je smanjenja emisija bilo dovoljno", kaže Zelikova. "Sve više se oslanjamo na direktno hvatanje zraka (DAC)."

DAC nije ni izdaleka jedini način na koji se ugljik može ukloniti iz atmosfere. Ugljik se može prirodno ukloniti promjenama u namjeni zemljišta, poput obnavljanja tresetišta ili, najpopularnije, sadnji šuma. Ali to je sporo i zahtijevalo bi ogromne površine dragocjenog zemljišta - prema nekim procjenama pošumljavanje područja veličine Sjedinjenih država i povećanje cijena hrane čak pet puta. A u slučaju drveća, učinak uklanjanja ugljika je ograničen, jer će na kraju to drveće uginuti i osloboditi svoj uskladišteni ugljik, osim ako se ne bude moglo srušiti i spaliti u nekom zatvorenom sustavu.

image
Sadnjom drveća smanjuje se razina CO2 u atmosferi, ali ne dovoljno
Tetra Images/Tetra Images/Profimedia

Razmjeri izazova za uklanjanje ugljika pomoću tehnologija poput DAC-a, a ne biljaka, jednako su ogromni. Gambhir je u svojoj studiji izračunao da bi samo držanje koraka s globalnim emisijama CO2 - trenutno 36 gigatona godišnje - značilo građenje 30.000 velikih DAC postrojenja u svakoj regiji, odnosno više od tri za svaku termoelektranu na ugljen koja danas djeluje u svijetu. Svaka bi tvornica koštala do 500 milijuna američkih dolara, čime se ukupno dolazi do cifre od 15 bilijuna američkih dolara. Usporedbe, radi, to je oko tri četvrtine godišnjeg BDP-a Sjedinjenih Američkih Država, najjače ekonomske sile svijeta.

Svako od tih postrojenja trebalo bi opskrbiti otapalom kako bi se apsorbirao CO2. Za opskrbu niza DAC postrojenja dovoljno velikih da mogu prikupiti 10 gigatona CO2 svake godine, trebat će oko četiri milijuna tona kalijevog hidroksida, što je jedna i pol cjelokupna godišnja globalna proizvodnja te kemikalije.

A nakon što budu izgrađene tisuće DAC postrojenja, također im je potrebna energija za rad. "Da je ovo globalna industrija koja apsorbira 10 gigatona CO2 godišnje, potrošili biste 100 eksadžula, što je otprilike šestina ukupne globalne energije", kaže Gambhir. Većina ove energije potrebna je za zagrijavanje kalcinera na oko 800°C - što je preintenzivno samo za električnu energiju, pa bi svakom DAC postrojenju bila potrebna plinska peć i opskrba velikom količinom plina.

Cijena planeta

Procjene koliko košta uhvatiti tonu CO2 iz zraka jako se razlikuju i kreću se od 100 do 1000 američkih dolara po toni. Oldham kaže da je većina podataka pretjerano pesimistična - uvjeren je da klimatsko inženjerstvo može prikupiti tonu ugljika za samo 94 dolara, pogotovo kad to postane raširen industrijski proces.

Veće je pitanje smisliti kome poslati račun. Nevjerojatno je da se spašavanje svijeta, komercijalno gledano, prilično teško prodaje. Međutim, izravno hvatanje zraka rezultira jednom vrijednom robom: tisućama tona komprimiranog CO2. To se može kombinirati s vodikom kako bi se dobilo sintetičko ugljik-neutralno gorivo. Tada bi se to moglo prodati ili spaliti u plinskim pećima kalcinera (gdje bi se emisije uhvatile i ciklus još jednom ponovio).

Iznenađujuće je da je jedan od najvećih kupaca komprimiranog CO2 upravo industrija fosilnih goriva.

Kako se bušotine isušuju, nije rijetkost istisnuti preostalu naftu iz zemlje pritiskom na spremnik pomoću pare ili plina u procesu koji se naziva pojačani povrat nafte. Ugljični dioksid popularan je izbor za to, a dolazi s dodatnom pogodnošću zatvaranja tog ugljika pod zemljom, čime se dovršava i završna fazu hvatanja i skladištenja ugljika. Occidental Petroleum, koji se udružio s Carbon Engineeringom u izgradnji cjelovitog DAC postrojenja u Teksasu, svake godine koristi 50 milijuna tona CO2 kako bi poboljšao iskorištavanje nafte. Svaka tona CO2 iskorištena na ovaj način vrijedi oko 225 USD samo u poreznim olakšicama.

image
Naftna piolja u Teksasu
Vladumir Kolosov/Alamy/Alamy/Profimedia

Možda je posve prikladno da se CO2 u našem zraku na kraju vraća pod zemlju upravo na naftnim poljima odakle je i došao, iako je ironično da je jedini način da se to financira putem potrage za još više nafte. Occidental i drugi nadaju se da se upumpavanjem CO2 u zemlju može drastično smanjiti utjecaj ugljika iz iste te nafte: tipična operacija pojačanog iskorištavanja nafte odvaja jednu tonu CO2 na svakih 1,5 tone koju u konačnici ispušta u svježu naftu. Dakle, iako postupak smanjuje emisije povezane s naftom, on ne uravnotežuje konačnu bilancu.

No postoje i druge namjene koje bi mogle postati komercijalno isplativije. Druga tvrtka za izravno hvatanje zraka, Climeworks, u pogonu ima 14 manjih jedinica koje odvajaju 900 tona CO2 godišnje, koji se onda prodaje staklenicima kako bi se pojačao rast krastavaca i drugog povrća. Oni sada rade na dugoročnijem rješenju: postrojenje u izgradnji na Islandu pomiješat će zarobljeni CO2 s vodom i pumpati ga 1.000 km pod zemlju, gdje će plin reagirati s okolnim bazaltom i pretvoriti se u kamen. Da bi se to financiralo, tvrtkama i građanima nudi se mogućnost kupnje nadoknade ugljika, počevši od samo 7 eura mjesečno. Može li se ostatak svijeta uvjeriti da sudjeluje u ovoj kupovini?

Da samo smanjenje emisija CO2 nipošto neće biti dovoljno, zna se već neko vrijeme, a toga su svjesni i u Europskom parlamentu čija će podrška CCS ("carbon-capture-storage") tehnologiji biti ključna. Iako su razgovori o tom pitanju neko vrijeme tapkali u mjestu, čini se da se stvari ipak pokreću s mrtve točke.

U Europskom je parlamentu već održane rasprave na tu temu, a zaključci su bili da je istraživanje i što hitnija primjena takve tehnologije itekako potrebna te da je tu tehnologiju sigurno koristiti i u seizmički aktivnim područjima.

Podsjetimo da su aktivnosti vezane uz solarne i vjetroelektrane krenule prilično sramežljivo, no snažniji zamah CCS-a mogao bi se dogoditi i zahvaljujući 11 milijardi eura upumpanih u istraživanje ove tehnologije putem Europskog fonda za inovacije. Nadalje, Europski parlament izrazio je svoju podršku projektu Porthos čija je namjera hvatanje CO2 i njegovo skladištenje u Sjevernom moru. Prema planu, sistem Porthos treba bi biti izgrađen tijekom 2022. i 2023. godine te pušten u pogon 2024.

No, Jens Geier, član Vijeća za industriju, istraživanje i energiju Europskog parlamenta, kaže kako je osim tehnologije hvatanja i skladištenja ugljika (CCS - carbon-capture-storage), potrebno raditi i na tehnologiji hvatanja i ponovnog korištenja ugljika (CCU - carbon-capture-utilisation). Samo tako, naglasio je Geire, može se do 2050. postići CO2 neutralnost.

image
U staklenicima se CO2 koristi za poticanje rasta povrća
Sipa Asia/Ddp Usa/Profimedia

"DAC će uvijek koštati, a ukoliko za to ne budete plaćeni, nema financijskog smisla", kaže Chris Goodall, autor knjige Što sada moramo učiniti: Za budućnost s nula ugljika. "Climeworks može prodavati kredite ljudima svjesnima opasnosti klimatskih promjena, pisati ugovore s Microsoftom i Stripeom kako bi iz atmosfere uklonio nekoliko stotina tona godišnje, ali to treba povećati milijun puta - što će netko trebati i platiti.

"Postoje subvencije za električne automobile, jeftino financiranje solarnih elektrana, ali za DAC to sve ne vidite", kaže Oldham. "Jako se usredotočujemo na smanjenje emisija, ali ne postoji isti stupanj usredotočenosti na ostatak problema - količinu CO2 koja već je u atmosferi. Velika prepreka za DAC je što takvog razmišljanja nema u politici."

Zelikova vjeruje da će DAC slijediti put drugih klimatskih tehnologija i postati pristupačniji. "Imamo dobro razvijene krivulje troškova koje pokazuju kako tehnologija može vrlo brzo pojeftiniti", kaže Zelikova. "Slične zapreke premostili smo kad su u pitanju vjetar i solarna energija. Najveći zadatak je rasprostraniti ih što je više moguće. Važno je da vlade podrže komercijalizaciju - jer upravo one imaju ulogu prvog kupca s vrlo dubokim džepom."

image
Solarna elektrana u Nevadi
David Nunuk/Sciencephoto/Profimedia

Goodall se zalaže za globalni porez na ugljik čime bi se emisija ugljika jako poskupila ukoliko se ne kupe i kompenzacije. Ali prepoznaje da je ovo još uvijek politički vrlo nezgodna opcija. Nitko ne želi plaćati veće poreze, pogotovo ako se na izvanjske strane našeg visokoenergetskog načina života - sve veće požare, suše, poplave, porast razine mora - gleda kao na krivicu nekog drugog.

Zelikova dodaje da nam je potrebna i šira rasprava u društvu o tome koliko bi ovi napori trebali koštati. "Trošak klimatskih promjena je ogroman zbog njima izazvanih ili pogoršanih prirodnih katastrofa. Moramo odbaciti ideju da bi DAC trebao biti jeftin."

Rizik i nagrada

Čak i ako se dogovorimo za izgradnju 30.000 DAC postrojenja industrijskih razmjera, pronađemo kemijske materijale kojima ćemo ih pokretati i novac da to sve platimo, još nećemo izići iz mraka. Zapravo bismo mogli završiti još u gorem položaju nego prije, zahvaljujući fenomenu poznatom kao "odvraćanje od ublažavanja".

"Ako mislite da će DAC biti srednjoročno ili dugoročno rješenje, nećete se toliko truditi oko kratkoročnog smanjenje emisija", objašnjava Gambhir. "Ako povećanje broja DAC postrojenja pođe po zlu - ako se pokaže da je teško proizvesti sorbent ili se brže razgrađuje, ako je tehnološki zahtjevnije, ako se pokaže skupljim od očekivanog, onda ćemo se time što nismo djelovali dovoljno brzo u kratkom roku, naći u slijepoj ulici s daleko višom temperaturom."

Kritičari DAC-a ističu da velik dio njegove privlačnosti leži u obećanju hipotetske tehnologije koja nam omogućuje da nastavimo živjeti svojim životima bogatim ugljikom. Ipak, Oldham tvrdi da bi za neke industrije koje je teško dekarbonizirati, poput zrakoplovstva, nadoknade koje financiraju DAC mogle biti najodrživija opcija. "Ako je jeftinije i lakše izvući ugljik iz zraka nego prestati odlaziti u zrak, možda je to ono što DAC nudi kroz kontrolu emisija."

Gambhir tvrdi da to nije situacija "ili-ili". "Moramo brzo smanjiti emisije u kratkom roku, ali istodobno odlučno razviti DAC kako bismo sa sigurnošću utvrdili hoće li nam pomoći u budućnosti." Zelikova se slaže: "DAC je presudan alat za uravnoteženje proračuna ugljika, tako da se ono što danas ne možemo eliminirati, može ukloniti kasnije."

Dok Oldham želi povećati Carbon Engineering, najveći fundamentalni faktor je dokazati da je DAC velikih razmjera "izvediv, pristupačan i dostupan". Ako to uspije, budućnost klime na našem planetu može se ponovno odlučivati na naftnim poljima u Teksasu.

(Priredila: Silvija Novak)

image
Naftno postrojenje u Teksasu
David R. Frazier Photolibrary, Inc./Alamy/Profimedia
Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
27. srpanj 2021 03:08