ΗΠΑ: Επιστήμονες έφτιαξαν σκόνη που δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα
Νέα έρευνα
Όπως φάνηκε από τις πρώιμες δοκιμές μόνο μισό κιλό από τα υλικά μπορεί να αφαιρέσει όσο διοξείδιο του άνθρακα μπορεί ένα δέντρο
Ερευνητές στις ΗΠΑ έφτιαξαν μια αβλαβή κίτρινη σκόνη η οποία έχει την ικανότητα να απορροφά άνθρακα από την ατμόσφαιρα και η οποία μπορούσε να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο προκειμένου να καταπολεμηθεί η κλιματική κρίση. Όπως φάνηκε από τις πρώιμες δοκιμές μόνο μισό κιλό αυτής της σκόνης μπορεί να απορροφήσει όσο διοξείδιο του άνθρακα μπορεί και ένα δέντρο. Όταν ο άνθρακας απορροφηθεί από τη σκόνη, μπορεί να απελευθερωθεί και να αποθηκευτεί ασφαλώς ή να χρησιμοποιηθεί σε βιομηχανικές διεργασίες.
«Αυτή η σκόνη αντιμετωπίζει πραγματικά ένα σημαντικό πρόβλημα στον τομέα της τεχνολογίας και μας δίνει τώρα την ευκαιρία να την κλιμακώσουμε και να αρχίσουμε να τη χρησιμοποιούμε» δήλωσε στον Guardian, ο Ομάρ Γιάγκι, που είναι χημικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ. «Δεν είναι το πρώτο υλικό που δεσμεύει άνθρακα, αλλά είναι ένα κβαντικό άλμα μπροστά από άλλες ενώσεις όσον αφορά την ανθεκτικότητα του» συμπλήρωσε.
Σημειώνεται ότι η ομάδα του Γιάγκι δοκίμασε τη νέα σκόνη στο εργαστήριο, όπου διαπίστωσε ότι μπορούσε να απορροφήσει και να απελευθερώσει με επιτυχία τον άνθρακα για περισσότερες από 100 φορές. Το υλικό γεμίζει με άνθρακα σε περίπου δύο ώρες και στη συνέχεια πρέπει να θερμανθεί στους 48 βαθμούς Κελσίου προκειμένου να απελευθερωθεί το αέριο πριν ξεκινήσει ξανά η διαδικασία. Αυτό αποτελεί βελτίωση σε σχέση με άλλες μεθόδους, που απαιτούν πολύ υψηλότερη θερμοκρασία.
Αυτό το χαρακτηριστικό σημαίνει ότι μέρη που ήδη παράγουν επιπλέον θερμότητα – όπως εργοστάσια ή σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής – θα μπορούσαν να τη χρησιμοποιήσουν για να απελευθερώσουν το αέριο και να ξεκινήσουν ξανά τον κύκλο. Το υλικό θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε υπάρχοντα συστήματα δέσμευσης άνθρακα ή σε μελλοντικές τεχνολογίες.
Από την πλευρά του ο Γιάγκι οραματίζεται ένα μέλλον στο οποίο οι άνθρωποι θα κατασκευάζουν μεγάλα εργοστάσια χρησιμοποιώντας το συγκεκριμένο υλικό σε κάθε πόλη 1 εκατομμυρίου ή περισσότερων κατοίκων σε όλο τον κόσμο. Σχεδιάζει να κλιμακώσει αυτή τη μέθοδο δέσμευσης άνθρακα μέσω της εταιρείας του Atoco, καθώς εκτιμά πως θα μπορούν να παρασκευαστούν τόνοι αυτής της σκόνης σε λιγότερο από ένα χρόνο.
«Μια μακροχρόνια πρόκληση για την άμεση σύλληψη του άνθρακα έγκειται στις υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται», είπε, προσθέτοντας ότι το νέο υλικό μπορεί να μειώσει σημαντικά την ενέργεια που απαιτείται για αυτή διαδικασία, καθιστώντας το «πολύ πρωτότυπο και πολλά υποσχόμενο».
«Πρέπει να μειώσουμε τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου και πρέπει να το κάνουμε γρήγορα», τόνισε ο Φάρζαν Καζεμιφάρ, μηχανολόγος μηχανικός στο San Jose State University ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη.
«Βραχυπρόθεσμα, η αντικατάσταση μεγάλων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα –όπως οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας από άνθρακα– με ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές προσφέρει την ταχύτερη μείωση των εκπομπών. Ωστόσο, μακροπρόθεσμα, σε περίπτωση που οι εκπομπές δεν μειωθούν με τον επιθυμητό ρυθμό ή αν ενταθούν οι επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη, ίσως χρειαστεί να βασιστούμε σε τεχνολογίες που μπορούν να αφαιρέσουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και η δέσμευση είναι μια από αυτές τις τεχνολογίες» εξήγησε ο ερευνητής.
Ωστόσο, η απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα παραμένει δύσκολη και, όπως συμβαίνει με όλες τις μελέτες εργαστηριακής κλίμακας σε πρώιμο στάδιο, η πρόκληση είναι η κλιμάκωση του συστήματος για πιλοτικές μελέτες. Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα, αν και αυξάνεται, τώρα είναι περίπου 400 μέρη ανά εκατομμύριο, ή 0,04%. Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε τεχνολογία για τη σύλληψη του αερίου από τηνα τμόσφαιρα απαιτεί μετακίνηση τεράστιων όγκων αέρα – και αυτό με τη σειρά του απαιτεί μεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για τους ανεμιστήρες λειτουργίας, εξήγησε ο Καζεμιφάρ. «Πιστεύω ότι η υψηλή ενεργειακή ένταση της διαδικασίας είναι η κύρια πρόκληση με όλες αυτές τις τεχνολογίες» πρόσθεσε.
Ακόμη ο κ. Μα επισήμανε ότι μια σημαντική πρόκληση για τη χρήση αυτής της μεθόδου για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής έγκειται στο υψηλό κόστος των υλικών για τη δημιουργία ουσιών που δεσμεύουν τον άνθρακα. Ωστόσο, ο Γιάγκι είπε ότι αυτή η σκόνη μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε την απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Πάντως ρισμένοι επιστήμονες ανησυχούν ότι οι προσδοκίες για την αποτελεσματικότητα αυτών των συστημάτων δέσμευσης άνθρακα είναι υπερβολικές. Μια ομάδα επιστημόνων από το MIT δημοσίευσε πρόσφατα μια μελέτη στην οποία αναλύει μια σειρά πρότασεων για τη σταθεροποίηση του κλίματος και εξηγεί γιατί οι στόχοι για την άμεση δέσμευση άνθρακα μπορεί να είναι υπερβολικά φιλόδοξοι.
«Αυτό είναι κάτι πάνω στο οποίο εργαζόμαστε εδώ και 15 χρόνια, το οποίο ουσιαστικά αντιμετωπίζει ορισμένα από τα μακροχρόνια προβλήματα», σημείωσε. «Δεν έχουμε πια καμία δικαιολογία για να μην αρχίσουμε να σκεφτόμαστε πιο σοβαρά την αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα» τόνισε. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature».
«Αυτή η σκόνη αντιμετωπίζει πραγματικά ένα σημαντικό πρόβλημα στον τομέα της τεχνολογίας και μας δίνει τώρα την ευκαιρία να την κλιμακώσουμε και να αρχίσουμε να τη χρησιμοποιούμε» δήλωσε στον Guardian, ο Ομάρ Γιάγκι, που είναι χημικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ. «Δεν είναι το πρώτο υλικό που δεσμεύει άνθρακα, αλλά είναι ένα κβαντικό άλμα μπροστά από άλλες ενώσεις όσον αφορά την ανθεκτικότητα του» συμπλήρωσε.
Ομοιοπολικό οργανικό πλαίσιο
Η σκόνη που είναι γνωστή ως ομοιοπολικό οργανικό πλαίσιο (COFs), με ισχυρούς χημικούς δεσμούς που απορροφούν τις εκπομπές από τον αέρα. Το υλικό είναι ταυτόχρονα ανθεκτικό και πορώδες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εκατοντάδες φορές, καθιστώντας το ανώτερο από άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δέσμευση άνθρακα.Σημειώνεται ότι η ομάδα του Γιάγκι δοκίμασε τη νέα σκόνη στο εργαστήριο, όπου διαπίστωσε ότι μπορούσε να απορροφήσει και να απελευθερώσει με επιτυχία τον άνθρακα για περισσότερες από 100 φορές. Το υλικό γεμίζει με άνθρακα σε περίπου δύο ώρες και στη συνέχεια πρέπει να θερμανθεί στους 48 βαθμούς Κελσίου προκειμένου να απελευθερωθεί το αέριο πριν ξεκινήσει ξανά η διαδικασία. Αυτό αποτελεί βελτίωση σε σχέση με άλλες μεθόδους, που απαιτούν πολύ υψηλότερη θερμοκρασία.
Αυτό το χαρακτηριστικό σημαίνει ότι μέρη που ήδη παράγουν επιπλέον θερμότητα – όπως εργοστάσια ή σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής – θα μπορούσαν να τη χρησιμοποιήσουν για να απελευθερώσουν το αέριο και να ξεκινήσουν ξανά τον κύκλο. Το υλικό θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε υπάρχοντα συστήματα δέσμευσης άνθρακα ή σε μελλοντικές τεχνολογίες.
Από την πλευρά του ο Γιάγκι οραματίζεται ένα μέλλον στο οποίο οι άνθρωποι θα κατασκευάζουν μεγάλα εργοστάσια χρησιμοποιώντας το συγκεκριμένο υλικό σε κάθε πόλη 1 εκατομμυρίου ή περισσότερων κατοίκων σε όλο τον κόσμο. Σχεδιάζει να κλιμακώσει αυτή τη μέθοδο δέσμευσης άνθρακα μέσω της εταιρείας του Atoco, καθώς εκτιμά πως θα μπορούν να παρασκευαστούν τόνοι αυτής της σκόνης σε λιγότερο από ένα χρόνο.
Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι
Ο Σενγκκιάν Μα, χημικός στο Πανεπιστήμιο του Βόρειου Τέξας που δεν συμμετείχε στη νέα εργασία, είπε στον Guardian ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι.«Μια μακροχρόνια πρόκληση για την άμεση σύλληψη του άνθρακα έγκειται στις υψηλές θερμοκρασίες που απαιτούνται», είπε, προσθέτοντας ότι το νέο υλικό μπορεί να μειώσει σημαντικά την ενέργεια που απαιτείται για αυτή διαδικασία, καθιστώντας το «πολύ πρωτότυπο και πολλά υποσχόμενο».
«Πρέπει να μειώσουμε τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου και πρέπει να το κάνουμε γρήγορα», τόνισε ο Φάρζαν Καζεμιφάρ, μηχανολόγος μηχανικός στο San Jose State University ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη.
«Βραχυπρόθεσμα, η αντικατάσταση μεγάλων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα –όπως οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας από άνθρακα– με ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές προσφέρει την ταχύτερη μείωση των εκπομπών. Ωστόσο, μακροπρόθεσμα, σε περίπτωση που οι εκπομπές δεν μειωθούν με τον επιθυμητό ρυθμό ή αν ενταθούν οι επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη, ίσως χρειαστεί να βασιστούμε σε τεχνολογίες που μπορούν να αφαιρέσουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και η δέσμευση είναι μια από αυτές τις τεχνολογίες» εξήγησε ο ερευνητής.
Ωστόσο, η απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα παραμένει δύσκολη και, όπως συμβαίνει με όλες τις μελέτες εργαστηριακής κλίμακας σε πρώιμο στάδιο, η πρόκληση είναι η κλιμάκωση του συστήματος για πιλοτικές μελέτες. Η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα, αν και αυξάνεται, τώρα είναι περίπου 400 μέρη ανά εκατομμύριο, ή 0,04%. Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε τεχνολογία για τη σύλληψη του αερίου από τηνα τμόσφαιρα απαιτεί μετακίνηση τεράστιων όγκων αέρα – και αυτό με τη σειρά του απαιτεί μεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για τους ανεμιστήρες λειτουργίας, εξήγησε ο Καζεμιφάρ. «Πιστεύω ότι η υψηλή ενεργειακή ένταση της διαδικασίας είναι η κύρια πρόκληση με όλες αυτές τις τεχνολογίες» πρόσθεσε.
Ακόμη ο κ. Μα επισήμανε ότι μια σημαντική πρόκληση για τη χρήση αυτής της μεθόδου για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής έγκειται στο υψηλό κόστος των υλικών για τη δημιουργία ουσιών που δεσμεύουν τον άνθρακα. Ωστόσο, ο Γιάγκι είπε ότι αυτή η σκόνη μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε την απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Πάντως ρισμένοι επιστήμονες ανησυχούν ότι οι προσδοκίες για την αποτελεσματικότητα αυτών των συστημάτων δέσμευσης άνθρακα είναι υπερβολικές. Μια ομάδα επιστημόνων από το MIT δημοσίευσε πρόσφατα μια μελέτη στην οποία αναλύει μια σειρά πρότασεων για τη σταθεροποίηση του κλίματος και εξηγεί γιατί οι στόχοι για την άμεση δέσμευση άνθρακα μπορεί να είναι υπερβολικά φιλόδοξοι.
«Αυτό είναι κάτι πάνω στο οποίο εργαζόμαστε εδώ και 15 χρόνια, το οποίο ουσιαστικά αντιμετωπίζει ορισμένα από τα μακροχρόνια προβλήματα», σημείωσε. «Δεν έχουμε πια καμία δικαιολογία για να μην αρχίσουμε να σκεφτόμαστε πιο σοβαρά την αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα» τόνισε. Αξίζει να σημειωθεί ότι η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature».
