Estas máquinas eliminan los gases de efecto invernadero del aire: un inventor de la tecnología de captura directa de aire muestra cómo funciona

Dos siglos de quema de combustibles fósiles han liberado más dióxido de carbono, un potente gas de efecto invernadero, a la atmósfera de lo que la naturaleza puede eliminar. A medida que se acumula el CO2, se atrapa el exceso de calor cerca de la superficie de la tierra, lo que lleva al calentamiento global. Ahora hay tanto CO2 en la atmósfera que la mayoría de los escenarios muestran Detener las emisiones por sí solo no será suficiente Para estabilizar el clima, la humanidad también tendrá que eliminar el CO2 del aire.

Ilustración sobre la Universidad Estatal de Arizona – La conversación

El Departamento de Energía de EE.UU. tiene uno nuevo apuntar escalar vista aérea directa, una tecnología que utiliza reacciones químicas para Reúne el CO2 del aire. Si bien el financiamiento federal para la captura de carbono a menudo se critica porque algunas personas lo ven como una excusa para continuar usando combustibles fósiles, es probable que ocurra la eliminación de carbono de alguna forma. todavía ser necesario, mostrar los informes del IPCC. La tecnología de eliminación mecánica de carbono está en desarrollo y operativa en una escala muy pequeña, en parte porque los procesos actuales son prohibitivamente caros y consumen mucha energía. pero nuevas tecnicas se están probando este año que podrían ayudar a reducir los requisitos y costos de energía.

Le preguntamos a los profesores de la Universidad Estatal de Arizona klaus lackner, pionera en captura directa de aire y almacenamiento de carbono, sobre el estado del arte y su desarrollo.

¿Qué es la eliminación directa de carbono y por qué se considera necesaria?

Cuando me interesé por primera vez en la gestión del carbono a principios de la década de 1990, me impulsó la observación de que el carbono se acumula en el medio ambiente. se necesita la naturaleza Miles de años para eliminar este CO2

, y estamos en un Trayectoria a CO2 mucho más alto Concentraciones que van mucho más allá de cualquier cosa que los humanos hayan experimentado.

La humanidad no puede darse el lujo de tener más y más exceso de carbono flotando en el medio ambiente, por lo que debemos eliminarlo.

No todas las emisiones provienen de grandes fuentes, como centrales eléctricas o fábricas, donde podemos atrapar el CO2 nada más salir. Así que tenemos que lidiar con la otra mitad de las emisiones: de automóviles, aviones, una ducha caliente mientras su estufa de gas emite CO2. Eso significa extraer CO2 del aire.

Así funciona Direct Air Capture.

Debido a que el CO2 se mezcla rápidamente en el aire, no importa en qué parte del mundo se elimine el CO2: la eliminación tiene el mismo efecto. Esto nos permite colocar la tecnología de captura directa de aire exactamente donde queremos usar o almacenar el CO2.

El tipo de almacenamiento también es importante. Almacenar CO2 durante solo 60 años o 100 años no es suficiente. Si todo ese carbono vuelve al medio ambiente en 100 años, solo nos preocupamos por nosotros mismos y nuestros nietos tendrán que resolverlo nuevamente. El consumo mundial de energía está aumentando en aproximadamente 2% por año.

Una de las quejas sobre la captura directa de aire, además del costo, es que consume mucha energía. ¿Se puede reducir este consumo de energía?

Dos grandes consumidores de energía en la captura directa de aire son los ventiladores que funcionan para aspirar aire y luego calentarlo para extraer el CO2. Hay maneras de reducir los requisitos de energía para ambos.

Por ejemplo, nos encontramos con un material que atrae CO2 cuando está seco y lo libera cuando está mojado. Nos dimos cuenta de que si podíamos exponer este material al viento, se cargaría con CO2. Entonces podríamos mojarlo y sería liberar el CO2 de una manera que utiliza mucha menos energía que otros sistemas. Añadir calor procedente de energías renovables aumenta aún más la presión del CO2, por lo que tenemos un gas CO2 mezclado con vapor de agua del que podemos extraer CO2 puro.

Dos hombres se paran debajo de una gran estructura con ventiladores.
Climeworks, una empresa suiza, tiene 15 plantas que eliminan el dióxido de carbono del aire.
obras climáticas

Podemos ahorrar aún más energía si la detección es pasiva: no es necesario que los ventiladores soplen el aire; El aire se mueve solo.

Mi laboratorio crea un método llamado árboles mecánicos. Son columnas verticales altas de discos recubiertos con una resina química y de aproximadamente 5 pies de diámetro, con los discos separados por una distancia de aproximadamente 2 pulgadas, como una pila de discos de vinilo. Cuando se sopla el aire, las superficies de los cristales absorben CO2. Después de unos 20 minutos, los discos están llenos y se hunden en un barril debajo.Enviamos agua y vapor para liberar el CO2 en un entorno contenido y ahora tenemos una mezcla de vapor de agua y CO2 a baja presión. Podemos recuperar la mayor parte del calor utilizado para calentar la caja, por lo que la cantidad de energía necesaria para calentarla es bastante pequeña.

Mediante el uso de la humedad podemos evitar aproximadamente la mitad del consumo de energía y utilizar energías renovables para el resto. Si bien esto requiere agua y aire seco, por lo que no es ideal en todas partes, existen otros métodos.

¿Se puede almacenar CO2 de forma segura a largo plazo y hay suficiente almacenamiento?

Empecé a trabajar en el concepto de separación de minerales en la década de 1990 y dirigí un grupo en Los Álamos. El mundo puede eliminar el CO2 de forma permanente aprovechando el hecho de que es un ácido y ciertas rocas son bases. Cuando el CO2 reacciona con minerales ricos en calcio, forma carbonatos sólidos. Mediante mineralización del CO2

Así que nosotros puede ahorrar una cantidad casi ilimitada de carbono de forma permanente.

Por ejemplo, hay mucho basalto, roca volcánica, en él. Islandia reaccionando con CO2 y lo convierte en carbonatos sólidos en unos pocos meses. Islandia podría vender derechos de captura de carbono al resto del mundo porque almacena CO2 para el resto del mundo.

También hay enormes depósitos subterráneos de la producción de petróleo en la Cuenca Pérmica de Texas. Hay grandes escaleras de agua salada. En el Mar del Norte, un kilómetro por debajo del fondo marino, la energética Equinor ha capturado y almacenado el CO2 de una planta de procesamiento de gas un millón de toneladas de CO2 al año desde 1996, evitando Noruega Impuesto sobre las emisiones de CO2. La cantidad de almacenamiento subterráneo en el que podemos almacenar minerales es mucho mayor de lo que necesitaremos para el CO2. La pregunta es cuánto se puede convertir en reserva probada.

Se muestra a Lackner detrás de un dispositivo con una planta frondosa utilizada para la prueba.
Klaus Lackner prueba tecnologías de captura directa de aire en su laboratorio.
universidad de arizona

También podemos utilizar la captación directa de aire para cerrar el ciclo del carbono – lo que significa que el CO2 se reutiliza, captura y reutiliza para evitar producir más. Actualmente, las personas utilizan el carbono de los combustibles fósiles para generar energía. Puede convertir el CO2 en combustibles sintéticos (gasolina, diésel o queroseno) que no contengan carbono nuevo mezclando el CO2 capturado con él. hidrogeno verde construido con energías renovables. Este combustible puede transportarse fácilmente a través de tuberías existentes y almacenarse durante años, lo que le permite generar calor y electricidad en una noche de invierno en Boston utilizando la energía recolectada como luz solar en el oeste de Texas el verano pasado. Un tanque lleno de “Synfuel” no cuesta mucho y es más barato que una batería.

El Departamento de Energía ha establecido una nueva meta para reducir el costo de la eliminación de dióxido de carbono a $0 por tonelada y aumentarlo rápidamente en una década. ¿Qué tiene que pasar para que esto sea una realidad?

El DOE me asusta porque lo hacen parecer como si la tecnología ya estuviera lista. Después de 30 años de descuidar la tecnología, no podemos simplemente decir que hay empresas que saben cómo hacerlo y solo tenemos que empujarlas. Tenemos que asumir que esta es una tecnología incipiente.

Climeworks es la mayor empresa que opera comercialmente la captura directa y vende CO2 en 0 a

000 por tonelada. Esto es demasiado caro. Por otro lado, el mundo podría hacerlo por tonelada. Creo que podemos lograrlo.

EE.UU. consume alrededor de 7 millones de toneladas de CO2 al año Comerciante CO2 – piense que las bebidas gaseosas, los extintores de incendios y los elevadores de granos lo usan para controlar el polvo de granos que representa un peligro de explosión. El precio medio es -0. Por debajo de 0 tienes un mercado.

Lo que realmente se necesita es un marco regulatorio que diga que necesitamos contener el carbono, y luego el mercado pasará de capturar kilotones de carbono hoy a capturar gigatones de carbono.

¿Dónde ves esta tecnología en 10 años?

Veo un mundo que es probable que elimine gradualmente los combustibles fósiles, pero tiene el mandato de capturar y almacenar todo el CO2 a largo plazo.

Nuestra recomendación es que si el carbón sale del suelo, debe emparejarse con una distancia uniforme. Si produce 1 tonelada de carbono junto con carbón, petróleo o gas, debe descartar 1 tonelada. No tiene que ser el mismo contenedor, pero tiene que ser uno certificado de decomiso eso asegura que ha sido guardado y debe durar más de 100 años. Si todo el carbono está certificado desde el momento en que sale de la tierra, es más difícil burlar al sistema.

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Una gran incógnita es cuánto presionarán la industria y la sociedad para convertirse en carbono neutral. Es alentador ver empresas así. microsoHeaven32 y Stripe compra de certificados de CO2 y certificados para eliminar CO2 y están dispuestos a pagar precios bastante altos.

Puede tomar una década o dos para que la nueva tecnología se ponga de moda, pero cuando el impulso económico está ahí, las cosas pueden avanzar rápidamente. El primer jet comercial estuvo disponible en 1951. En 1965 eran omnipresentes.

Este artículo es republicado por La conversación, un sitio de noticias sin fines de lucro dedicado a compartir ideas de expertos académicos. Fue escrito por: klaus lackner, universidad de arizona.

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Klaus Lackner es asesor científico de Carbon Collect y tiene acciones en la empresa que está trabajando con la Universidad Estatal de Arizona para desarrollar un dispositivo de captura de aire. También asesora a Aircela, que está desarrollando un sistema a escala doméstica para convertir el dióxido de carbono ambiental en combustible sintético. El trabajo de Lackner en la gestión del carbono ha sido respaldado por becas de investigación de empresas privadas, fundaciones, universidades y el Departamento de Energía de EE. UU. durante más de tres décadas.

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