Τεχνικές για την απαλλαγή CO2 μπορούν να συμβάλλουν στην επίτευξη του στόχου για τη μείωση της υπερθέρμανσης του πλανήτη (CleanTechnica)
Τα φύκια αποτελούν μια περίπτωση που μπορούν να οδηγήσουν προς τη συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η Καραϊβική Θάλασσα.
Στην κορυφή των περίφημων παρθένων νερών της επιπλέει ένας σωρός από φύκια πλάτους 5.000 μιλίων σε χρώμα σκουριάς. Όταν αυτό το φύκι συσσωρεύεται στις παραλίες και αποσυντίθεται, εκπέμπει αέριο υδρόθειο (επίσης γνωστό ως αέριο βάλτου), το οποίο μυρίζει σαν σάπια αυγά και, σε υψηλές δόσεις, μπορεί να είναι τοξικό.
Για προφανείς λόγους, αυτό το σμήνος φυκιών είναι ένα τεράστιο πρόβλημα για την τουριστική βιομηχανία και τους κατοίκους της Καραϊβικής (ενδεχομένως και για τη Φλόριντα), όπου ο σωρός κατευθύνεται στη συνέχεια.
Αλλά αυτό το βρωμερό φύκι θα μπορούσε επίσης να είναι μέρος μιας λύσης.
«Όσο πιο βαθιά βυθίζονται τα φύκια, τόσο περισσότερο μπορεί να αποθηκευτεί το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφούσε από τον αέρα και το νερό», είπε ο James Niffenegger ο οποίος είναι ερευνητής στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) και συντάκτης μιας νέας μελέτης που χρηματοδοτείται από το Γραφείο Τεχνολογιών Υδατικής Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.
Τεχνικές δέσμευσης CO2
Η μελέτη εξέτασε διάφορες μεθόδους για τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα από τον αέρα ή τον ωκεανό και τη μόνιμη δέσμευση ή αποθήκευση του ή ακόμα καλύτερα να γίνουν και τα δύο ταυτόχρονα.
Μερικές από αυτές τις τεχνικές (ονομάζονται θαλάσσια δέσμευση άνθρακα, θαλάσσια δέσμευση άνθρακα και απομάκρυνση θαλάσσιου διοξειδίου του άνθρακα) περιλαμβάνουν καλλιέργεια ή βύθιση φυκιών, άλλες εγχέουν δεσμευμένο άνθρακα σε πετρώματα βαθιάς θάλασσας και μερικές αξιοποιούν την έξυπνη χημεία για να αφαιρέστε τον άνθρακα απευθείας από τον ωκεανό.
Όμως, σχεδόν όλες είναι σχετικά νέες και μη δοκιμασμένες τεχνολογίες.
Επίσης το κόστος, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις και η πιθανή αποτελεσματικότητά τους είναι ακόμη σε μεγάλο βαθμό μη μελετημένα.
Τα υπέρ και τα κατά των θαλάσσιων τεχνικών διαχείρισης άνθρακα
Για τη μελέτη τους, ο Niffenegger και οι συνάδελφοί του (David Greene, Robert Thresher και Michael Lawson), ανέλυσαν τα οφέλη και τα μειονεκτήματα καθεμιάς από τις πιο υποσχόμενες θαλάσσιες τεχνικές διαχείρισης άνθρακα.
Ο ωκεανός, σύμφωνα με την ομάδα, θα μπορούσε να είναι ένας πολύτιμος συνεργάτης.
Οι υπεράκτιες ενεργειακές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των ανεμογεννητριών και των συσκευών θαλάσσιας ενέργειας οι οποίες παράγουν ενέργεια από κύματα ωκεανού, ρεύματα, παλίρροιες και άλλες υδάτινες πηγές ενέργειας, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίτευξη των παγκόσμιων στόχων αφαίρεσης άνθρακα. Θα ήταν εφικτό να γίνει μόνο με την ενέργεια που είναι διαθέσιμη στα ύδατα των ΗΠΑ.
Γιατί η αφαίρεση άνθρακα δεν είναι πλέον προαιρετική
Όπως οι τεχνολογίες δέσμευσης άνθρακα στην ξηρά οι οποίες μπορούν να εξάγουν άνθρακα από τον αέρα, έτσι και η θαλάσσια δέσμευση άνθρακα συλλέγει τα μόρια από το θαλασσινό νερό ή τον αέρα πάνω.
Ο άνθρακας προκαλεί προβλήματα και στους δύο.
Το υπερβολικό αέριο διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα δημιουργεί ένα είδος κουβέρτας σε όλο τον κόσμο μας, παγιδεύοντας περισσότερη θερμότητα καθώς συσσωρεύεται περισσότερος άνθρακας.
Επιπλέον, ο πολύς άνθρακας προκαλεί οξίνιση των ωκεανών (μείωση της τιμής του pH του θαλασσινού νερού) που θέτει σε κίνδυνο τα θαλάσσια οικοσυστήματα και την άγρια ζωή.
Σύμφωνα με τη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή, η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα είναι πλέον απαραίτητη για τη διατήρηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη στους 1,5 βαθμούς Κελσίου.
Για να γίνει αυτό, πρέπει να αφαιρέσουμε περίπου 3 έως 7 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα από την ατμόσφαιρά μας ετησίως έως το 2050.
Αλλά η αναπτυσσόμενη βιομηχανία αφαίρεσης διοξειδίου του άνθρακα, όπως και κάθε άλλη βιομηχανία, θα απαιτήσει ενέργεια για να τραβήξει αυτόν τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα και τον ωκεανό μας.
Τύποι θαλάσσιας αφαίρεσης CO2
Οι περισσότερες τεχνολογίες δέσμευσης, δέσμευσης και απομάκρυνσης θαλάσσιου άνθρακα βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια ανάπτυξης.
Αλλά μερικά, όπως η υπεράκτια εκτροφή φυκιών και φυκιών, υπάρχουν εδώ και πάνω από έναν αιώνα.
«Το κάνουμε αυτό για πολύ καιρό. Όχι στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά στην Ασία. Είναι πολύ απλό», είπε ο Niffenegger.
Όπως τα δέντρα, η θαλάσσια βλάστηση, συμπεριλαμβανομένων των φυκιών και των μικροφυκιών, απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και το αποθηκεύουν στα γλοιώδη κύτταρά τους.
Τρεις από τις θαλάσσιες μεθόδους διαχείρισης του άνθρακα που ανέλυσε η ομάδα NREL βασίζονται σε αυτή τη βιολογική πείνα για άνθρακα: εκτροφή φυκιών, καλλιέργεια μικροφυκιών και τεχνητή ανάδυση. Η τεχνητή ανύψωση, κατά την οποία τα θρεπτικά συστατικά αντλούνται από τα βαθιά ωκεάνια για να γονιμοποιήσουν τα ρηχότερα νερά, προκαλεί την άνθηση των φυκιών κατά μήκος της επιφάνειας.
Αλλά αυτές οι μέθοδοι δεσμεύουν κυρίως άνθρακα και δεν το αποθηκεύουν απαραίτητα για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Οι παράμεροι της βύθισης των φυκιών
Η ώθηση όλου αυτού του άνθρακα που έχει δεσμευτεί στον πυθμένα του ωκεανού με βύθιση φυκιών θα μπορούσε να τον αποθηκεύσει για μερικές εκατοντάδες χρόνια (εκτός αν στην πορεία προς το βυθό φαγωθεί από ψάρια).
Μια ξαφνική εισροή τροφής στα βαθιά του ωκεανού θα μπορούσε να προσελκύσει πλήθη άγριας ζωής, που καταναλώνουν τα φυτά αλλά και το οξυγόνο.
Όλα απαιτούν πολλή ενέργεια και θα μπορούσαν να προκαλέσουν σοβαρή περιβαλλοντική ζημιά εάν δεσμεύσουν την ποσότητα άνθρακα που απαιτείται για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.
Αλλά άλλες μη βιολογικές μέθοδοι, θα μπορούσαν να φτάσουν σε αυτούς τους υψηλούς αριθμούς με λιγότερους περιβαλλοντικούς κινδύνους.
Αυτές οι λεγόμενες ηλεκτροχημικές μέθοδοι βασίζονται στη χημεία του ωκεανού και όχι στη βλάστησή του.
3 τεχνικές σύλληψης άνθρακα βασιζόμενες στη χημεία
Για τη μελέτη, ο Niffenegger και η ομάδα διερεύνησαν 3 τύπους ηλεκτροχημικών τεχνικών δέσμευσης και αφαίρεσης άνθρακα, καθεμία από τις οποίες χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια και ορισμένες εξειδικευμένες μεμβράνες ή λεπτά φίλτρα για να διαχωρίσει το θαλασσινό νερό σε όξινα ή βασικά διαλύματα.
Αυτές οι 3 τεχνικές μπορούν να συλλάβουν άνθρακα.
Μπορούν επίσης να παράγουν υδρογόνο (μπορεί να πωληθεί ως καύσιμο από μόνο του ή σε συνδυασμό με το διοξείδιο του άνθρακα για να παραχθεί συνθετικό καύσιμο) και αέριο χλώριο (
είναι τοξικό από μόνο του, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ορισμένων προϊόντων, όπως απολυμαντικά).
Α) Η πρώτη ηλεκτροχημική μέθοδος ονομάζεται διοξείδιο του άνθρακα απομάκρυνσης οξέος.
Μετατρέπει τον άνθρακα με βάση τον ωκεανό σε αέριο, το οποίο βγάζει φυσαλίδες, σαν ένα φρεσκοσπασμένο κουτί αναψυκτικού.
Αλλά αυτές οι φυσαλίδες δεν επιπλέουν απλώς στην ατμόσφαιρα. Μπορούν να πιαστούν και να πουληθούν για την παραγωγή καυσίμων.
Αυτή η τεχνική παράγει επίσης ένα βασικό υγρό ως υποπροϊόν (μετατρέπει το θαλασσινό νερό σε όξινο) το οποίο μπορεί να χυθεί πίσω στο νερό για να εξισορροπήσει το pH του πριν επιστρέψει στον ωκεανό.
Β) Η δεύτερη ηλεκτροχημική μέθοδος ονομάζεται προσθήκη βάσης.
Μπορεί να απαλλάξει αυτό το συσσωρευμένο οξύ.
Συγκεκριμένα εγχέει ένα βασικό διάλυμα απευθείας στο θαλασσινό νερό για να μειώσει την οξύτητά του.
Γ) Η τρίτη μέθοδος είναι ο σχηματισμός ανθρακικών αλάτων.
Μετατρέπει τον άνθρακα του ωκεανού σε ανθρακικό, μια κιμωλιακή ουσία που μπορεί στη συνέχεια να αφαιρεθεί και να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή κτιρίων.
Σε αντίθεση με την απογύμνωση με οξύ, αυτές οι 2 τελευταίες τεχνικές αφαιρούν μόνιμα τον άνθρακα αντί να τον συλλαμβάνουν απλώς. Παράγουν όμως και πολύ οξύ.
Αυτές οι τεχνολογίες που βασίζονται στη χημεία είναι πιο ακριβές, αλλά θα μπορούσαν να είναι το καλύτερο στοίχημά μας, σύμφωνα με τη μελέτη. Θα μπορούσαν να αφαιρέσουν έως και 10 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα ετησίως - δυνητικά αρκετά για να διασώσουν το βυθιζόμενο σκάφος μας.
Και όμως, όπως η καλλιέργεια φυκιών, οι τεχνικές δέσμευσης άνθρακα, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτροχημικής μεθόδου, χρειάζονται επίσης έναν ασφαλή τρόπο αποθήκευσης του δεσμευμένου διοξειδίου του άνθρακα για εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια.
Βύθιση υγρού CO2
Τα μέλη της ομάδας έρευνας εξέτασαν επίσης τεχνικές δέσμευσης άνθρακα. Για παράδειγμα οι εταιρείες θα μπορούσαν να βυθίσουν βαθιά στον ωκεανό υγρό διοξείδιο του άνθρακα (CO2) το οποίο είναι πιο πυκνό από το νερό των ωκεανών.
Αυτές οι λίμνες υγρού άνθρακα θα μπορούσαν να διαρκέσουν έως και 1000 χρόνια, αλλά μπορούν επίσης να σκοτώσουν την άγρια ζωή που είναι αρκετά άτυχη να βρίσκεται κάτω από τη λίμνη όταν σχηματίζεται.
Για να αποφευχθεί αυτός ο περιβαλλοντικός κίνδυνος, οι εταιρείες θα μπορούσαν αντ’ αυτού να διοχετεύσουν άνθρακα απευθείας σε έναν αδρανή θαλάσσιο βυθό ή σχηματισμό πετρωμάτων, όπου θα μπορούσε να παραμείνει για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Ωκεάνια ενέργεια και θαλάσσια αφαίρεση CO2 - Τέλειο ζευγάρι
Είτε στην ξηρά είτε στην υπεράκτια, οι τεχνολογίες αφαίρεσης άνθρακα θα απαιτήσουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας για την επίτευξη παγκόσμιων στόχων.
Αλλά η αφαίρεση άνθρακα με βάση τους ωκεανούς συνοδεύεται από μερικά επιπλέον πλεονεκτήματα, όπως ο απέραντος ανοιχτός χώρος και λίγες ανησυχίες σχετικά με τις τεχνολογικές αισθήσεις.
Στην ξηρά, οι εταιρείες δέσμευσης και δέσμευσης άνθρακα μπορεί να χρειαστεί να εκτρέψουν την ενέργεια μακριά από το ηλεκτρικό δίκτυο των ΗΠΑ για να τροφοδοτήσουν την τεχνολογία τους. Όμως στις υπεράκτιες περιοχές υπάρχει άφθονη ανανεώσιμη ενέργεια που ρέει μέσα από τα ωκεάνια νερά και τους ανέμους.
Μεγάλο μέρος αυτής της ενέργειας πέφτει στην ξηρά αχρησιμοποίητο.
Απαραίτητη η χρήση αισθητήρων
Οι υπεράκτιες εταιρείες δέσμευσης, δέσμευσης και απομάκρυνσης άνθρακα θα χρειαστούν αισθητήρες για την παρακολούθηση των πιθανών περιβαλλοντικών επιπτώσεων, καθώς και πόσο άνθρακα συλλαμβάνει, αποθηκεύει ή αφαιρεί η τεχνολογία τους.
Αλλά η βύθιση αισθητήρων στον πυθμένα της θάλασσας, η ενσωμάτωσή τους δίπλα σε βραχώδεις σχηματισμούς βαθιάς θάλασσας ή ακόμα και η πρόσδεση της τεχνολογίας σε μια φάρμα θαλάσσιων φυκιών με πλευστότητα, με κυματισμό, δεν είναι εύκολη υπόθεση.
Ενέργεια των κυμάτων - Λύση ξεκάθαρη
Η θαλάσσια ενέργεια (ειδικά των κυμάτων) θα μπορούσε να βοηθήσει στην τροφοδοσία όλων αυτών των αισθητήρων και τουλάχιστον ορισμένων από αυτές τις υπεράκτιες λειτουργίες.
Ορισμένες υπεράκτιες φάρμες μικροφυκιών χρησιμοποιούν την ενέργεια των κυμάτων για να αναμειγνύουν τη βλάστησή τους, κάτι που ενθαρρύνει την ανάπτυξη.
Η υπεράκτια αιολική ενέργεια έχει ακόμα μεγαλύτερη διάτρηση και θα μπορούσε να τροφοδοτήσει το μεγαλύτερο μέρος των θαλάσσιων προσπαθειών αφαίρεσης άνθρακα και όταν αυτοί οι άνεμοι δεν φυσούν, η σταθερή θαλάσσια ενέργεια μπορεί να συμβάλει στην κάλυψη των ενεργειακών κενών.
Οι τεχνολογίες θαλάσσιας ενέργειας βρίσκονται ακόμη στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Οι εταιρείες εργάζονται για να βελτιώσουν τα σχέδιά τους για να τα κάνουν αρκετά ανθεκτικά ώστε να αντέχουν στον ωκεανό και αρκετά οικονομικά ώστε να είναι εμπορικά επιτυχημένα.
www.worldenergynews.gr
