|
Τριακόσια ογδόντα πέντε μέρη ανά εκατομμύριο: τόσο είναι το
διοξείδιο του άνθρακα που υπάρχει στην ατμόσφαιρα τώρα. Μόλις 100 μέρη ανά
εκατομμύριο ήταν προτού αρχίσουμε να βρωμίζουμε την ατμόσφαιρα, και όμως το παγοκάλυμμα της Αρκτικής είναι ήδη λιωμένο, οι καιρικές συνθήκες αλλάζουν,
και τα φυτά και τα ζώα μεταναστεύουν προς τους πόλους για να βρουν άνετες
ζώνες.
Δεν μπορούμε πια να προχωρήσουμε έτσι. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι
επιστήμονες του κλίματος, κυρίως ο James Hansen της NASA, λέει πως τα 385
μέρη ανά εκατομμύριο είναι πολύ ψηλά και ότι δεν πρέπει απλώς να επιβραδύνουμε
την αύξηση των εκπομπών του CO2, αλλά να καθαρίσουμε το χάος που ήδη έχουμε
φέρει. 385 αόρατες άχρωμες βελόνες για κάθε εκατομμύριο άχυρα στη θημωνιά.
Ποιες είναι οι πιθανότητες να τις βρούμε και να τις αφαιρέσουμε;
 Οι
εκπομπές των αερίων είναι σήμερα αποδεκτό από τους περισσότερους, πως είναι
η αιτία της αλλαγής του κλίματος
Δεν είναι καθόλου εύκολο για κανένα, σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες
και μηχανικούς. Οι ίδιοι λένε ότι η απομάκρυνση του CO2 από τον αέρα, δεν
μπορεί να γίνει γιατί πρέπει να ξοδέψουμε πάρα πολύ ενέργεια.
Αυτό όμως δεν έχει σταματήσει μια χούφτα ερευνητών από το να προσπαθούν. Υποστηρίζουν
ότι η σύλληψη του αέρα όχι μόνο είναι θεωρητικά εφικτό, αλλά θα είναι σύντομα
ένα πρακτικό όπλο κατά της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Πάνω απ 'όλα, υποστηρίζουν,
δεν έχουμε την πολυτέλεια να μην αναπτύξουμε τρόπους να καθαρίσουμε τον αέρα
από τον άνθρακα, ως ζωτική τελευταία γραμμή άμυνας. Αν έχει δίκιο, ο Hansen
και έχουμε ήδη προχωρήσει πέρα από το σημείο χωρίς επιστροφή, τότε καμιά
ποσότητα ηλιακής ενέργειας και ενεργειακής απόδοσης δεν θα μας σώσει. Πρέπει
να αφαιρέσουμε άμεσα το CO2 από την ατμόσφαιρα, και γρήγορα.
Η σύλληψη του CO2 από τον αέρα δεν είναι δύσκολη. Στην πραγματικότητα, στο
εγγύς μέλλον θα είναι πιθανό να αφαιρέσουμε μεγάλες ποσότητες από τα καυσαέρια
που βγαίνουν από τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, και θα τις καταχωνιάζουμε
βαθιά στη Γη. Το 2005 μια ειδική ομάδα της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την
Κλιματική Αλλαγή (IPCC) συμπέρανε ότι η στρατηγική αυτή - που είναι γνωστή
ως Δέσμευση και Αποθήκευση του άνθρακα ή CCS - είναι πιθανό να έχει βασικό
ρόλο στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Μια ολόκληρη τέτοια βιομηχανία
που θα υποστηρίζεται από τις κυβερνήσεις και τις εταιρείες ενέργειας, έχει
αρχίσει να σχεδιάζεται με σκοπό να κάνει την CCS πραγματικότητα.
Ωστόσο, από τη στιγμή που το CO2 ξεφεύγει στον ανοικτό χώρο, η σύλληψη του
γίνεται τεχνικά πολύ δύσκολη. Τα επίπεδα του στην ατμόσφαιρα είναι περίπου
το 1/100 της συγκέντρωσης του στα καυσαέρια, και με βάση αυτό το νούμερο η
Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η άμεση
σύλληψη του CO2 άμεσα από την ατμόσφαιρα ήταν ανέφικτη από την άποψη της ενέργειας
που απαιτείται.
Ο Klaus Lackner του Πανεπιστημίου Columbia στη Νέα Υόρκη έχει μια διαφορετική
άποψη. Έχει εκπαιδευτεί στη φυσική σωματιδίων και υπολόγισε τη θεωρητικά
ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του CO2 από τον αέρα.
Ισχυρίζεται λοιπόν ότι η ομάδα της IPCC - της οποίας ήταν μέλος - έκανε λάθος
υπολογισμούς. "Χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για την απομάκρυνση του CO2
από τον αέρα από ό,τι από τα καυσαέρια, αλλά η διαφορά είναι πολύ μικρή",
λέει.
Οι εν λόγω υπολογισμοί έπεισαν τον Lackner ότι ο καθαρισμός του αέρα ήταν
μια πρακτική πρόταση, αλλά απέτυχε να πείσει τους ομολόγους του στην επιτροπή.
Για να το πετύχει, όπως κατάλαβε, θα έπρεπε να κατασκευαστεί ένα τέτοιο μηχάνημα.
Και το έκανε. Στα μέσα του 2008 ο ίδιος και ο συνάδελφός του Allen Wright
πήραν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα μηχάνημα καθαρισμού από πλαστικό, που
αυθόρμητα αφαιρεί το CO2 από την ατμόσφαιρα. Η συσκευή τους συλλέγει μερικές
δεκάδες μόνο κιλά CO2 την ημέρα από τον αέρα που εισέρχεται από τα κενά μεταξύ
κατακόρυφων φύλλων του πλαστικού. Όμως, με δύο χρόνια εργασίας και, ας πούμε,
κεφάλαια 20 εκατ. ευρώ - που δεν είναι εύκολο να βρεθούν από τώρα - ο Lackner
διευκρινίζει ότι θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα μοντέλο που να αφαιρεί ένα
τόνο διοξειδίου την ημέρα, που θα χώραγε σε ένα συνηθισμένο κοντέινερ.
Μονάδες όπως αυτή θα μπορούσαν να είναι στο άμεσο ενδιαφέρον των εταιρειών
που πρέπει να αγοράσουν το CO2, και ο Lackner υπολογίζει ότι θα μπορούσαν
ενδεχομένως να φτιαχτούν εκατομμύρια τέτοιες συσκευές για να απορροφούν το
CO2 από την ατμόσφαιρα και έτσι να μας σώσουν από την υπερθέρμανση του πλανήτη.
Η συσκευή του Lackner δεν είναι η μόνη που υπάρχει για αυτή την
δουλειά. Έχουν ήδη φτιαχτεί μονάδες σε εργαστηριακή κλίμακα από ομάδες του
Πανεπιστημίου του Κάλγκαρι στην Αλμπέρτα, και στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο
Τεχνολογίας (ETH) στη Ζυρίχη.
|
|
 Διάλυση
του αέρα σε υδροξείδιο του νατρίου
Αν το ενδιαφέρον για την σύλληψη του διοξειδίου από τον αέρα
γίνεται εντονότερο, αυτό συμβαίνει γιατί τα δυνητικά πλεονεκτήματα είναι πολύ
μεγάλα. Για ένα πράγμα, τα 'πλυντήρια' του αέρα θα μπορούν να δεσμεύουν το
CO2 από οποιαδήποτε πηγή, μικρή ή μεγάλη, συμπεριλαμβανομένων των αυτοκινήτων,
των αεροπλάνων και τα συστήματα θέρμανσης. Αυτές οι πηγές παράγουν περισσότερο
από το ένα τρίτο των εκπομπών CO2 σε παγκόσμιο επίπεδο, αλλά είναι πρακτικώς
αδύνατο να συλλάβουμε το αέριο στην πηγή από σωληνώσεις.
Επιπλέον, επειδή το εκπεμπόμενο CO2 στην ατμόσφαιρα αναμιγνύεται
γρήγορα και τα επίπεδα του είναι τα ίδια λίγο πολύ παντού, τα 'πλυντήρια'
του αέρα θα μπορούσαν να τοποθετηθούν πάνω ακριβώς από απομονωμένες περιοχές.
Αντίθετα, το CO2 που θα απορροφάται σε μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής
ενέργειας θα πρέπει συχνά να μεταφερθεί μέσω αγωγών εκατοντάδων χιλιομέτρων.
Όπως το θέτει ο David Keith από το Πανεπιστήμιο του Κάλγκαρυ, η ατμοσφαιρική
σύλληψη είναι "αποσυνδεδεμένη από την υπόλοιπη οικονομία της ενέργειας".
Ο Keith έκτισαν την πρώτη τους πρωτότυπη διάταξη σύλληψης του αέρα (αριστερά)
πριν από τρία χρόνια, χρησιμοποιώντας μια έκδοση του ήδη δοκιμασμένου 'πύργου
με σπρέι", που αφαιρεί το διοξείδιο του θείου από καπνοδόχους σε διατάξεις
που έκαιγαν κάρβουνο. Όπως και το διοξείδιο του θείου, έτσι και το CO2 είναι
ένα όξινο αέριο που μπορεί να εμποτιστεί σε ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.
Η πρωτότυπη συσκευή του Keith είναι ένα κύλινδρος ύψους 4 μέτρων από χαρτόνι
βαρέως τύπου με επίστρωση από PVC. Ο αέρας μπαίνει από την κορυφή όπου 'πλένεται'
από ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Αυτό αντιδρά με το CO2 για το σχηματισμό
σταγονιδίων ανθρακικού νατρίου.
Το σύστημα λειτουργεί, αλλά χρησιμοποιεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Στο τέλος
της διαδικασίας, το ανθρακικό νάτριο θα πρέπει να μετατραπεί και πάλι σε υδροξείδιο
του νατρίου, το οποίο είναι φθηνό, αλλά δεν είναι τόσο φθηνό ώστε να υπάρχει
η οικονομική δυνατότητα να χρησιμοποιείται μόνο μία φορά. Γι αυτό απαιτείται
ένας θερμαινόμενος κλίβανος σε 900 °C.
Ο Keith πιστεύει ότι θα μπορούσε να μειωθεί κατά το ήμισυ η ενέργεια
που απαιτείται και έτσι να μειωθεί το συνολικό κόστος της σύλληψης του CO2
κοντά στα 100 δολάρια ανά τόνο. Βέβαια το ποσό αυτό είναι πολύ περισσότερο
από το ποσό που πληρώνουν οι ρυπαίνοντες, βάση του συστήματος ελέγχου εκπομπών
της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σήμερα οι τιμές ενός τόνου CO2 βρίσκονται στα 15 €. Αλλά δεν είναι ίσως πολύ ακριβότερο από την τιμή που κάποτε οι κυβερνήσεις
θα πρέπει να υπολογίσουν σοβαρά για την αντιμετώπιση της αλλαγής του κλίματος.
Ο Keith δέχεται ότι το 'πλυντήριο' του αέρα είναι απίθανο να είναι ο πιο οικονομικός
τρόπος για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη, αλλά θεωρεί ότι
μπορεί να υποχρεωθούμε κάποτε να τα χρησιμοποιήσουμε ούτως ή άλλως.
|
|
 Η
ηλιακή ενέργεια μετατρέπει το διοξείδιο σε ανθρακικό ασβέστιο
Ενώ ο Keith είναι απασχολημένος με την προσαρμογή της υπάρχουσας
τεχνολογίας, άλλοι ερευνητές κυνηγούν κάτι πιο μυθιστορηματικό. Στο Ελβετικό
Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας ETH της Ζυρίχης, ο Aldo Steinfeld, που
η κύρια απασχόληση του είναι ο τομέας της ηλιακής ενέργειας, άρχισε να ενδιαφέρεται
για 'πλυντήρια' του αέρα μετά την επίσκεψη του Klaus Lackner από το Κολούμπια
στο Ινστιτούτο για να μιλήσουν για το θέμα. "Αποφασίσαμε να κάνουμε χρήση
της ηλιακής τεχνολογίας," αναφέρει ο Steinfeld.
Η ιδέα του Keith είναι μια τροποποιημένη έκδοση μιας τεχνολογίας που χρησιμοποιεί
την ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή ηλεκτρισμού, και η οποία εγκαθίσταται
τελευταία σε έρημους σε όλο τον κόσμο. Αυτές οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής
ενέργειας αποτελούνται από κάτοπτρα - που εντοπίζουν αυτόματα τον Ήλιο - τα
οποία εστιάζουν την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ατμού που κινεί μια
γεννήτρια. "Αφαιρέσαμε το λέβητα," εξηγεί ο Steinfeld. "Και βάλαμε τον ηλιακό
μας αντιδραστήρα εκεί. Με αυτό τον τρόπο θα απομακρύνουμε το CO2 από την ατμόσφαιρα."
Ο αντιδραστήρας του Steinfeld είναι ένα διαφανής σωλήνας γεμάτος με σβώλους
οξειδίου του ασβεστίου. Ο σωλήνας έχει ύψος λίγων εκατοστών και μία ειδική
λάμπα αντικαθιστά τον ήλιο. Επειδή το φως θερμαίνει το σωλήνα και το περιεχόμενό
της στους 400 ° C, και το διοξείδιο του άνθρακα αντιδρά με το οξείδιο του
ασβεστίου οπότε σχηματίζεται ανθρακικό ασβέστιο. "Μέχρι στιγμής ο αέρας που
φεύγει δεν έχει CO2", υποστηρίζει ο Steinfeld. "Πάμε από τα 385 μέρη ανά εκατομμύριο
σε σχεδόν μηδέν."
Σε λιγότερο από 15 λεπτά, οι σβώλοι μετατρέπονται σε ανθρακικό ασβέστιο. Στο
σημείο αυτό, ο Steinfeld κλείνει την βαλβίδα πρόσληψης αέρα και δυναμώνει
το φως, αυξάνοντας έτσι τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του αντιδραστήρα στους
800 °C. Έτσι αφαιρείται το CO2 από τον αντιδραστήρα σαν ένα ρεύμα καθαρού
αερίου, το οποίο εν συνεχεία μετατρέπει το ανθρακικό ασβέστιο πίσω σε οξείδιο
του ασβεστίου. Οι ερευνητές έχουν εκτελέσει στον αντιδραστήρα τους πέντε κύκλους
μέσω της απορρόφησης και της ελευθέρωσης αερίου χωρίς καμιά μείωση των επιδόσεων.
Ο Steinfeld θεωρεί πως η συσκευή του θα μπορούσε να μεγαλώσει οπότε θα παίρνει
σημαντικές ποσότητες CO2 από την ατμόσφαιρα, αν και ακόμα δεν γνωρίζουμε πόσο
θα κοστίσει ανά τόνο.
Η χρήση του φωτός του ήλιου για να αφαιρέσει το CO2 από τον αέρα έχει σαφή
πλεονεκτήματα σε σχέση με τον κλίβανο. Ο Lackner, όμως, δείχνει ότι μπορεί
κάποιος να καλύψει μια έρημο με ηλιακά πάνελ, όχι μόνο για να μετατρέπουν
το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια, αλλά και για τον καθαρισμό του αέρα.
Η στρατηγική του Lackner είναι να μειωθεί δραστικά η ποσότητα της ενέργειας
που απαιτείται για την αφαίρεση του CO2 από την ατμόσφαιρα. Αυτός και οι συνάδελφοί
του έχουν πειραματιστεί με διάφορα σχέδια, αλλά η καρδιά του κάθε σχεδίου
είναι μια ρητίνη ανταλλαγής ιόντων, ένα πολυμερές εμποτισμένο με υδροξείδιο
του νατρίου. Τα ιόντα του νατρίου είναι σταθερά συνδεδεμένα με το πολυμερές,
αλλά το υδροξείδιο είναι χαλαρά συνδεδεμένο και εύκολα αντικαθίσταται από
το CO2, το οποίο συνδέεται με το νάτριο σε μορφή όξινου ανθρακικού νατρίου.
Η χημεία είναι ουσιαστικά η ίδια με αυτή της συσκευής του Calgary, λέει ο
Lackner, αλλά λόγω της τεράστιας έκτασης των φύλλων της ρητίνης, η αντίδραση
προχωρά πολύ γρηγορότερα.
Η ρητίνη έχει ένα δεύτερο σημαντικό πλεονέκτημα: αυτή αλλάζει κατάσταση όταν
γίνεται υγρή, μειώνοντας τη συγγένεια της με το CO2. "Γι 'αυτό και μπορεί
να κατευθύνεται η απορρόφηση του CO2 προσθέτοντας υγρασία", εξηγεί ο Lackner.
Τα 'πλυντήρια' του αέρα της Ζυρίχη και του Κάλγκαρι χρειάζονται
θερμοκρασίες μέχρι 900 °C για την αναζωογόνηση των υλικών που απορροφούν το
CO2, όμως ο Lackner μπορεί να το κάνει σε 40 °C μόνο. "Έχουμε να κάνουμε με
εξαιρετικά μικρές ποσότητες ενέργειας", λέει. Μέχρι στιγμής, όμως, δεν έχει
γίνει μια λεπτομερής ανάλυση του κόστους ανά τόνο CO2.
Αυτός πάντως πιστεύει ότι η συσκευή θα είναι αρκετά φθηνή αν χρησιμοποιηθεί
για να εμπλουτίσουμε τον αέρα στα θερμοκήπια με έξτρα CO2, που μπορούν να
πληρώνουν μέχρι και 300 δολάρια ανά τόνο.
|
|
 Με
μια μικρογραφία
θερμοκηπίου
Μία από τις πειραματικές συσκευές για τον καθαρισμό του αέρα είναι στην πραγματικότητα μια
μικρογραφία θερμοκηπίου, με μήκος περίπου ένα μέτρο. Στο ένα
άκρο του συνδέεται ένας πλαστικός σωλήνας που περιέχει ιοντοανταλλακτική ρητίνη,
η οποία απορροφά το CO2 από την ατμόσφαιρα. Όταν το περισσότερο υδροξείδιο
του νατρίου στην ρητίνη έχει μετατραπεί σε όξινο ανθρακικό νάτριο, ο Lackner
εκκενώνει το σωλήνα και στη συνέχεια τον γεμίζει με
υγρό αέρα 40 °C από το θερμοκήπιο. Έτσι ελευθερώνεται το CO2, που μπορεί στη συνέχεια να
πάει προς στο θερμοκήπιο, όπου χρησιμοποιείται από τα υπάρχοντα φυτά. Η συσκευή
παράγει περίπου ένα κιλό CO2 ανά ημέρα, που μετατρέπεται σε
βιομάζα από τοματιές στο εσωτερικό του θερμοκηπίου.
Οι πετρελαϊκές εταιρείες αγοράζουν αρκετές ποσότητες CO2 για να το
χρησιμοποιήσουν σε παλιές πετρελαιοπηγές, και ο Lackner θεωρεί ότι αν μια
συσκευή βγάζει έναν τόνο CO2 κάθε μέρα θα μπορούσε να γίνει εμπορικά
βιώσιμη, τόσο για την πετρελαϊκή αγορά όσο και για τα κηπευτικά, ακόμη και
χωρίς να βάλουν οι κυβέρνησης ανώτατα όρια για τις εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα.
"Αν η κυβέρνηση αποφασίσει
να μας βοηθήσει, θα είναι καλό. Αλλά εμείς δεν πρέπει να την περιμένουμε.
Αυτό που περιμένουμε αυτή τη στιγμή είναι τα επιχειρηματικά κεφάλαια
που απαιτούνται για την κατασκευή ενός πρωτότυπου που να αφαιρεί ένα τόνο την ημέρα."
Η χρήση συσκευών για την σύλληψη του διοξειδίου από τον αέρα
με σκοπό να συμβάλουν στην αντιμετώπιση της
αλλαγής του κλίματος, αντιμετωπίζει μια ακόμη μεγαλύτερη οικονομική πρόκληση. Δεν
θα ξεκινήσουν οι προσπάθειες αυτές μέχρι οι κυβερνήσεις να δουν την τιμή του
άνθρακα να δικαιολογεί
την επένδυση.
Όμως, εάν και εφόσον συμβεί αυτό, τότε μια νέα αγορά και,
ενδεχομένως, μεγάλη θα μπορούσε να ανοίξει: την κατασκευή συνθετικών καυσίμων από λεπτό αέρα. "Μπορεί
να δεσμευτεί το CO2 και να το συνδυάσουμε με υδρογόνου για να φτιάξουμε
συνθετικά καύσιμα", υποστηρίζει ο Keith. Τα καύσιμα που παράγονται από την
σύλληψη του διοξειδίου από τον αέρα δεν θα προκαλέσουν
καθαρές εκπομπές, διότι το κάρβουνο που θα ελευθερώνουν θα προέρχονται από
τον αέρα κατά κύριο λόγο.
Φυσικά υπάρχει ακόμη η ελπίδα ότι δεν θα είναι πολύ αργά για
τον κόσμο και ότι θα μπορέσουν
οι επιστήμονες να αποτρέψουν μια κρίση στο κλίμα μέσα από μια μεγάλη στροφή
προς την ηλιακή, αιολική και πυρηνική ενέργεια. Αλλά αν είναι αργά ο καθαρισμός
του αέρα θα μπορούσε να είναι η έσχατη σανίδα σωτηρίας.
Θα ήταν μια μνημειώδης επιχείρηση για όλο τον κόσμο. Επί του παρόντος, θα
χρειαζόμασταν περίπου 20 εκατομμύρια μονάδες τόνων ανά ημέρα, για την απορρόφηση
των εκπομπών από τον κλάδο των μεταφορών και μόνο. Αν όμως τα πράγματα καταστούν
απελπιστικά τότε θα το κάνουμε, λέει ο Keith. "Τα εγγόνια μας θα διευθετήσουν
το χάος που κάναμε απορροφώντας το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα."
|
