Прагнення зменшити наш вуглецевий слід спонукало докласти значних зусиль для розробки системи усунення викидів парникових газів, таких як вуглекислий газ, у їх джерелі. Викиди вуглецю від електростанцій, промислових нафтопереробних заводів, цементних заводів та інших галузей промисловості були основною метою. Ці зусилля, незважаючи на результативність, часто не справляються з величезною кількістю вуглекислого газу, який вже присутній в атмосфері. Однак уявіть, якби існував спосіб очистити ці шкідливі гази безпосередньо з нашої атмосфери.
Система уловлювання вуглекислого газу
Команда відданих дослідників з Університету Цинциннаті переслідувала цю, здавалося б, недосяжну мету. Їхня місія? Оволодіти мистецтвом вилучення вуглекислого газу прямо з атмосфери. За словами керівника групи професора Джу Юпа Лі, досягнення цього буде схоже на «спробу прибрати жменю червоних м’ячів для пінг-понгу з футбольного стадіону, повного білих». Аналогія підкреслює складність завдання, оскільки концентрація вуглекислого газу в атмосфері надзвичайно низька.
Прорив у вловлюванні вуглецю
Незважаючи на труднощі, професор Лі та його студенти досягли значного прогресу. Вони розробили ефективну систему для захоплення вуглекислого газу з повітря приблизно 420 частин на мільйон. Принадність цього процесу, який називається «пряме захоплення повітря», полягає в тому, що його можна реалізувати практично будь-де. На електростанції та транспорт припадає близько 53% усіх викидів вуглекислого газу. Решта викидів утворюються комерційними та житловими будівлями, промисловістю, сільським господарством та іншими видами діяльності людини.
«Хоча зусилля з промислової декарбонізації тривають, реалізувати вловлювання вуглецю в секторах, що залишилися, дуже важко», — сказав професор Лі.
Як працює система
Система використовує електрику для відділення вуглекислого газу. Однак він схиляється до використання гарячої води замість електрики чи пари, що робить його більш енергоефективним, ніж інші системи уловлювання вуглецю. Щоб досягти цього, команда створила настільну модель. Навколишнє повітря прокачується через каністру, яка заповнена стільниковим блоком, обгорнутим вуглецевим волокном. Цей блок, розроблений і виготовлений у лабораторії Лі, містить окремі клітини, покриті спеціально розробленим адсорбуючим матеріалом, який вловлює вуглекислий газ. Коли рівень вуглекислого газу починає зростати на виході з блоку, команда розуміє, що настав час нагріти конструкцію, звільнивши вуглекислий газ, що потрапив у пастку.
Масштабування процесу
Команда з Цинциннаті успішно повторила цей процес понад 2000 разів без жодного зниження ефективності чи погіршення якості матеріалів. Професор Лі оптимістично налаштований, що процес можна продовжити до 10 000 циклів, що зробить систему більш економічно життєздатною. Остаточне випробування сталося, коли команда розширила проєкт. Всередині камери з клімат-контролем вони побудували каністру розміром з людину, яка також втягує зовнішнє повітря, але може керувати температурою, вологістю та відхиленнями швидкості вітру. Завдяки розширеній системі професор Лі та його команда націлилися на промисловий прототип.
Звернення до зміни клімату
Сумітра Пайра, докторант Університету Цинциннаті, з нетерпінням чекає майбутнього, де ця технологія очищатиме вуглекислий газ з атмосфери у великих масштабах.
«Я вважаю, що це чудовий проєкт. Ми робимо деякі реальні програми, які можуть допомогти навколишньому середовищу», — сказав Пайра.
Професор Лі відзначив, що ці системи можуть відіграти важливу роль у боротьбі зі зміною клімату, оскільки очікується, що в наступні роки попит на електроенергію зросте.
«Великі технологічні компанії, такі як Google, Microsoft і Amazon, підтримують такі дослідження. Їм знадобиться багато енергії для роботи центрів обробки даних», — сказав він. «На ринку податкових кредитів на вуглець чим більше електроенергії ви використовуєте, тим більше вуглекислого газу ви викидаєте. Тож вони купують податкові кредити на вуглець, які підтримують розвиток цих технологій уловлювання вуглецю».
Прогрес у технології вловлювання вуглецю
Дослідження, фінансоване Міністерством енергетики США (DOE), досягло значних успіхів у розвитку технологій уловлювання вуглецю. Інноваційна система команди має потенціал трансформувати спосіб боротьби зі зміною клімату, пропонуючи масштабоване та енергоефективне рішення для зменшення викидів вуглекислого газу в атмосферу. Професор Лі сподівається, що Міністерство енергетики продовжить підтримувати його плани щодо розробки прототипу промислового розміру.
«Доведено, що наша технологія зменшує тепло, необхідне для десорбції, на 50%. Це справді велике покращення», — сказав Лі. «Використовуючи половину енергії, ми можемо ефективніше відокремлювати вуглекислий газ. І ми можемо зробити цикл довшим і довшим».