Hlavné správySponzorovanéNajčítanejšie

Znižovanie CO2 . CDR . CCS . DAC

Prinášame vám tipy na znižovanie (redukciu), odstraňovanie emisií CO2 – konkrétne a praktické rady z praxe nielen pre jednotlivcov ale aj pre firmy. Sme presvedčení, že každý môže prispieť k ochrane životného prostredia. Začnite meniť svet k lepšiemu už dnes, a nájdite inšpiráciu práve v týchto článkoch.

Discover

Štúdia zistila, že čas nie je hnacou silou ukladania uhlíka v lesoch

Často sa predpokladá, že staršie lesné ekosystémy dokážu efektívne akumulovať a dlhodobo ukladať (sekvestrovať) väčších uhlíkov. Nová štúdia realizovaným výskumným tým z biologickej stanice University of Michigan však skúmala kolobeh uhlíka v období dvoch storočí a zistila, že tento proces je oveľa komplexnejší, ako sa pôvodne predpokladalo.

Štúdia štruktúry spoločenstiev, ktoré vzájomne prepojené účinky lesa, založenia stromov a húb, ako aj biogeochemických procesov v pôde, zasahujú do množstva uhlíka uloženého nad a pod zemou výraznejšie, než sa doteraz verilo.

Výsledky výskumu boli publikované v odbornom časopise a výsledkom je ekologický výskum výskumných aktivít, ktorý v priebehu niekoľkých desaťročí priniesol viac ako 100 vedcov z rôznych častí USA na historickej výskumnej stanici v Pellstone, v št.

(Viac na esajournals.onlinelibrary.wiley.com)

Bežné horniny sa vďaka novej technológii premenili na vynikajúce zachytávače uhlíka.

Vedci vymysleli cenovo dostupný spôsob, ako natrvalo odstrániť oxid uhličitý z atmosféry premenou bežných minerálov na vysoko reaktívne látky, ktoré spontánne uzamknú CO2.

Tento prielom by mohol zohrať kľúčovú úlohu pri obmedzovaní globálneho otepľovania riešením jednej z jeho primárnych príčin.

Novú techniku ​​vyvinuli chemici na Stanfordskej univerzite Matthew Kanan, profesor chémie a hlavný autor článku, vysvetlil motiváciu výskumu zachytávania uhlíka. (Andrei Ionescu, viac na earth.com)

Rozdiel medzi cyklickými a „raz použitými“ systémami odstraňovania CO₂ (CDR).

Systémy CDR možno koncepčne rozdeliť na dva základné typy: cyklické a „raz použité“. Cyklické systémy CDR používajú jediný materiál na opakované zachytávanie CO₂, ktorý sa po extrakcii CO₂ regeneruje a opätovne používa, zatiaľ čo „raz použité“ systémy používajú materiál, ktorý reaguje s CO₂ iba raz a potom sa distribuuje do životného prostredia. Cyklické systémy sú energeticky náročnejšie.

  • Cyklické systémy CDR, ako napríklad chemické priame zachytávanie vzduchu (DAC), opakovane používajú jednu dávku materiálu na zachytávanie CO₂ v cyklickom procese. Po tom, čo materiál zachytí určité množstvo CO₂, sa CO₂ extrahuje (typicky pomocou tepla), CO₂ sa oddelí do relatívne čistého prúdu vhodného na skladovanie (geologická sekvestrácia alebo mineralizácia) a materiál sa opätovne použije v ďalšom cykle. Hlavným vstupom (okrem vzduchu) pre cyklické systémy je energia. Cyklické systémy majú minimálnu požiadavku na energiu danú druhým termodynamickým zákonom. Hybridné (technické/biologické) systémy zachytávania uhlíka, ako napríklad BECCS, kde je výstup v podstate čistý prúd CO₂, sú tiež v podstate cyklické systémy, keď sa zváži celý súbor procesov vrátane počiatočnej fotosyntézy rastlinami.
  • Systémy CDR „raz použité“, ako napríklad zrýchlené zvetrávanie hornín (ERW) a zvyšovanie alkality oceánov (OAE), používajú materiály, ktoré sú mimo rovnováhy s atmosférou, ako napríklad alkalické minerály extrahované zo zeme alebo určité druhy priemyselných vedľajších produktov. Po spracovaní sa tento materiál široko distribuuje a nechá sa reagovať s atmosférickým CO₂, aby sa uhlík viazal. Výstupom procesu „raz použité“ je modifikovaná verzia vstupného materiálu, ktorú nemožno ľahko opätovne použiť na zachytávanie ďalšieho uhlíka. Systémy „raz použité“ nemajú rovnaké minimálne požiadavky na vstup energie ako cyklické systémy. Avšak majú stále značné energetické potreby (napr. drvenie a preprava materiálu). Pretože výstupom týchto systémov nie je čistý CO₂ a v mnohých prípadoch končí široko distribuovaný na zemi alebo v oceáne, je potrebné zvážiť komplikované environmentálne a ekologické problémy.
  • JaroR

Čo je to chemická priama extrakcia CO₂ zo vzduchu (DAC) a aké sú jej hlavné výhody?

Chemická priama extrakcia zo vzduchu (DAC) je technológia odstraňovania oxidu uhličitého (CDR), ktorá zahŕňa odstraňovanie CO₂ priamo zo vzduchu pomocou pracovného materiálu, ako je tuhý sorbent alebo kvapalné rozpúšťadlo. V systémoch chemickej DAC sa veľké objemy vzduchu privádzajú do kontaktu s materiálmi, ktoré viažu CO₂. Po nasýtení sorbentu/rozpúšťadla CO₂ sa materiál izoluje od vzduchu a CO₂ sa extrahuje. Tým sa pracovný materiál regeneruje na použitie v ďalšom extrakčnom cykle. CO₂ sa následne sekvestruje (DACCS) alebo sa prípadne využije na priemyselné účely (DACCU).

Hlavné výhody chemických systémov DAC:

  • Jednoduchý výstup: Chemické zariadenia DAC produkujú výstupy koncentrovaného CO₂, ktoré sa dajú ľahko merať. Výstupom je relatívne prúd čistého CO₂.
  • Menší vplyv na rozlohu pôdy: Chemické závody DAC majú vplyv na výrazne menšiu rozlohu pôdy ako väčšina suchozemských systémov CDR, či už ide o jednorazové alebo biologické systémy s porovnateľnou kapacitou. Dokonca aj v prípade, že sú systémy DAC poháňané špecializovanými systémami obnoviteľnej energie, ako je pole solárnych kolektorov, potrebná rozloha pôdy je stále menšia ako rozloha potrebná pre iné prístupy, ako napríklad BECCS.
  • Flexibilita umiestnenia: Zariadenia sa dajú umiestniť tak, aby sa optimalizovala dostupnosť odpadového tepla alebo obnoviteľných zdrojov energie, požiadavky na vodu, blízkosť miest sekvestrácie CO₂, prevádzkové prostredie (ako je teplota a vlhkosť) a geopolitické aspekty.
  • Spravovateľné meranie, vykazovanie a overovanie (MRV): MRV by malo byť pri chemických zariadeniach DAC priamočiarejšie ako pri väčšine ostatných rozsiahlych navrhovaných systémoch CDR.

JaroR

Odstraňovanie CO2: Diverzifikované portfólio pre Parížsku dohodu

Štúdia analyzuje rôzne portfóliá odstraňovania oxidu uhličitého (CDR) na dosiahnutie klimatických cieľov Parížskej dohody. Porovnáva jednotlivé metódy CDR (BECCS, zalesňovanie, DACCS, biochar, zintenzívnené zvetrávanie) a ich kombinácie, hodnotí ich vplyv na využívanie pôdy a energie a ekonomické náklady. Tu sú najčastejšie FAQ s podrobnými odpoveďami, založenými na poskytnutých zdrojoch:

Otázky a odpovede

  1. Čo je to CDR a prečo je dôležité pre dosiahnutie cieľov Parížskej dohody? Odpoveď: CDR, alebo odstraňovanie oxidu uhličitého, zahŕňa technológie a postupy, ktoré aktívne odstraňujú CO2 z atmosféry. Je to nevyhnutné, pretože aj pri drastickom znížení emisií skleníkových plynov je potrebný dodatočný spôsob ako dosiahnuť ciele Parížskej dohody, ktoré si kladú za cieľ udržať nárast globálnej teploty pod 1.5 °C alebo 2 °C. CDR dopĺňa snahy o zníženie emisií, najmä keď sú potrebné „negatívne emisie“ na vyrovnanie zvyškových emisií. Medzi metódy CDR patrí BECCS (bioenergia so zachytávaním a ukladaním uhlíka), zalesňovanie/obnova lesov, DACCS (priame zachytávanie uhlíka zo vzduchu), biouhlík a zrýchlené zvetrávanie.
  2. Prečo by sme sa nemali spoliehať len na jednu metódu CDR? Odpoveď: Spoliehanie sa len na jednu metódu CDR, ako napríklad BECCS, vystavuje klimatické stratégie technologickým, inštitucionálnym a ekologickým tlakom. Každá metóda má svoje jedinečné vlastnosti, výhody, nevýhody a obmedzenia z hľadiska potenciálu na zmiernenie dopadov, nákladov, vedľajších prínosov a nepriaznivých vedľajších účinkov. Napríklad rozsiahle nasadenie BECCS môže viesť ku konfliktom v oblasti využitia pôdy (pre potraviny aj na vytváranie uhlíkových záchytov) a energií (produkcia bioenergie), čo spochybňuje jeho realizovateľnosť a udržateľnosť. Preto je dôležitá diverzifikácia CDR portfólia.
  3. Aké sú kľúčové prvky diverzifikovaného CDR portfólia? Odpoveď: Diverzifikované CDR portfólio kombinuje rôzne metódy, ako napríklad BECCS, zalesňovanie/obnova lesov, DACCS, biouhlík a zrýchlené zvetrávanie. Takýto prístup umožňuje: * Zníženie prehnaného spoliehania sa na jednu technológiu, * Zníženie a redistribúciu vplyvov na pôdu a energie, * Nákladovú efektívnosť pri dosahovaní negatívnych emisií, * Prispôsobenie regionálnym podmienkam a biofyzikálnym charakteristikám. Diversifikácia tiež znižuje riziko negatívnych dopadov na životné prostredie, logistiku a zodpovednosť.
  4. Aké sú výhody a nevýhody použitia BECCS a biouhlíka ako metód CDR? Odpoveď: * BECCS (bioenergia so zachytávaním a ukladaním uhlíka): BECCS kombinuje produkciu bioenergie s následným zachytávaním a ukladaním uvoľneného CO2. Má vysokú účinnosť zachytávania CO2 na jednotku pôdy. Avšak, vyžaduje rozsiahle využívanie pôdy na pestovanie biomasy, čo vytvára konkurenciu s poľnohospodárstvom a môže mať dopad na potravinovú bezpečnosť a zvyšovať ceny plodín. * Biouhlík: Biouhlík je druh uhlia získavaný z biomasy procesom pyrolýzy. Je stabilný v pôde po dlhý čas. Môže zlepšovať kvalitu pôdy, zadržiavanie vody, dostupnosť živín a produkciu plodín a taktiež znižovať emisie N2O. Má ale nižšiu energetickú účinnosť oproti BECCS a vyžaduje veľké množstvo pôdy na pestovanie biomasy.
  5. Ako sa DACCS a zrýchlené zvetrávanie porovnávajú s pôdnymi metódami CDR z hľadiska nákladov, využitia pôdy a energetickej náročnosti? Odpoveď: * DACCS (priame zachytávanie uhlíka zo vzduchu): DACCS je nákladnejšia metóda CDR kvôli vysokým nákladom a energetickej náročnosti, ktorá je nutná na prevádzkovanie ventilátorov, regeneráciu sorbentov atď. Má však oveľa menšiu stopu na pôdu v porovnaní s BECCS a biouhlíkom, aj keď započítame energiu potrebnú na prevádzku. * Zrýchlené zvetrávanie: Zrýchlené zvetrávanie je metóda, ktorá spočíva v drvení a rozptyľovaní silikátových hornín (napr. čadič) na poľnohospodárskej pôde alebo pobreží, čo urýchľuje procesy viazania atmosférického CO2. Zrýchlené zvetrávanie má nízke nároky na pôdu, ale je energeticky náročné a vyžaduje rozsiahlu ťažbu, spracovanie a prepravu hornín, čo má vplyv na životné prostredie a logistiku.
  6. Aký vplyv má obmedzenie zdrojov na CDR portfólio? Odpoveď: Obmedzenie prírodných zdrojov (bioenergetické plodiny a horniny pre zrýchlené zvetrávanie) znižuje nasadenie metód CDR ako sú BECCS, biouhlík a zrýchlené zvetrávanie. Taktiež vedie k strategickej zmene zamerania CDR portfólia k väčšiemu využitiu DACCS, napriek tomu, že je nákladnejšie. Obmedzenie zdrojov taktiež motivuje k efektívnejšiemu využitiu pôdy pre bioenergetické plodiny a znižuje tlak na pôdu a potravinovú bezpečnosť. Regionálne prispôsobenie sa CDR portfólia sa stáva dôležitým pri optimalizácii nasadenia technológií z hľadiska nákladov a dostupnosti zdrojov.
  7. Prečo je dôležité brať do úvahy ochranu a obnovu prírodných ekosystémov? Odpoveď: Ochrana a obnova prírodných ekosystémov, ako sú lesy a trávnaté porasty, je dôležitá pre sekvestráciu uhlíka a zachovanie biodiverzity, kvality vody a vzduchu, a taktiež pre odolnosť voči katastrofám a degradácii pôdy. Prírodné ekosystémy majú dôležité, ale ťažko merateľné ekonomické a environmentálne výhody. Zabránenie strate prírodných plôch má vplyv najmä na regióny ako Afrika, Brazília a Latinská Amerika a taktiež na celkovú klimatickú stratégiu, s minimálnym dopadom na globálny HDP.
  8. Čo sa stane ak sa nasadenie CDR portfólia oneskorí? Odpoveď: Ak sa nasadenie CDR portfólia oneskorí, regionálne ceny uhlíka dramaticky vzrastú a dosiahnu viac ako 800 dolárov za tonu CO2. Vysoké ceny uhlíka by mohli spôsobiť značné ekonomické a sociálne problémy. Preto je nevyhnutné začať nasadzovať CDR v krátkodobom horizonte a zaviesť adekvátne politiky a finančné opatrenia na podporu tohto procesu, aby sa zabránilo odklonu od klimatickej mitigácie.

JaroR

Integrované hodnotenie portfólií na odstraňovanie oxidu uhličitého

Štúdia skúma portfóliá odstraňovania oxidu uhličitého (CDR), ktoré sú kľúčové na dosiahnutie cieľov Parížskej dohody o obmedzení otepľovania na 1,5 °C – 2 °C. Hodnotí rôzne prístupy CDR a ich kombinácie, vrátane BECCS (bioenergia s CCS), zalesňovania/obnovy lesov, DACCS (priame zachytávanie CO2 zo vzduchu), biouhľa a zrýchleného zvetrávania.

Štúdia zdôrazňuje, že diverzifikácia CDR prístupov je nákladovo najefektívnejšia stratégia na dosiahnutie nulových emisií. Na rozdiel od doterajšieho zamerania sa len na BECCS a AFOLU (poľnohospodárstvo, lesníctvo a iné využitie pôdy), štúdia analyzuje širšie spektrum CDR možností. Zistila, že diverzifikácia znižuje nadmerné spoliehanie sa na jeden prístup, znižuje vplyv na pôdu a energiu a má nižšie negatívne vedľajšie účinky.

Hlavné zistenia štúdie:

  • Rôzne prístupy CDR majú odlišné charakteristiky, vrátane potenciálu zmierňovania, nákladov, prínosov a nepriaznivých vedľajších účinkov.
  • IAM (modely integrovaného hodnotenia) sa doteraz obmedzovali len na BECCS a AFOLU, pričom nedostatočne zohľadňovali DACCS, zrýchlené zvetrávanie a biouhlík. To kontrastuje so súčasným trhom s odstraňovaním uhlíka, ktorý prejavuje záujem aj o tieto prístupy.
  • Rozsiahle nasadenie BECCS vedie k sporným kompromisom v oblasti energie a AFOLU.
  • Portfóliá CDR sú životaschopnejšie pri dosahovaní klimatických cieľov, a ich zloženie závisí od dostupnosti zdrojov, technológií a spoločensko-politických preferencií.
  • Strategický a regionálny výber CDR znižuje náklady a umožňuje dosiahnuť viac odstránení.
  • Rôznorodejšie portfóliá CDR znižujú negatívne vedľajšie účinky, a tým obmedzujú technologické spoliehanie sa, inštitucionálne rozdiely a ekologické škody.

Štúdia používa model EPPA (Economic Projection and Policy Analysis) na analýzu klimatických scenárov. Model bol aktualizovaný o biouhlík a zrýchlené zvetrávanie. Biochar sa vyrába pyrolýzou biomasy, ktorá stabilizuje uhlík v biomase. Zlepšuje kvalitu pôdy a môže nahradiť hnojivá. Zrýchlené zvetrávanie zrýchľuje prirodzené procesy, ktoré absorbujú CO2. Rozdrvené horniny reagujú s CO2, čím ho trvalo odstraňujú z atmosféry.

Štúdia porovnáva náklady na rôzne prístupy CDR s existujúcou literatúrou a zistila, že náklady na DACCS sú najvyššie, zatiaľ čo BECCS a biouhlie sú nákladovo konkurencieschopnejšie. Pri hodnotení rôznych scenárov štúdia zistila, že najväčšie množstvo CDR sa dosahuje v scenári s portfóliom CDR, kde sa využíva 31,5 GtCO2 ročne do roku 2100. Scenár „Only DACCS“ mal najväčší negatívny dopad na globálnu ekonomiku, zatiaľ čo scenáre „Only BECCS“, „Only Biochar“ a „Only EW“ mali miernejšie dopady.

Ďalšie kľúčové poznatky sú:

  • BECCS a biouhlie majú výrazný vplyv na pôdu, pričom biouhlie vyžaduje na pestovanie bioenergetických plodín dvakrát viac pôdy ako BECCS. Naopak, DACCS a EW majú menšiu pôdnu stopu.
  • DACCS a EW spotrebúvajú elektrinu, zatiaľ čo BECCS a biouhlie ju vyrábajú, pričom BECCS je efektívnejší ako biouhlie.
  • Scenár s obmedzenými zdrojmi znižuje nasadenie CDR, ale presúva dôraz na BECCS a DACCS, a minimalizuje vplyv na pôdu.
  • Zachovanie prírodných ekosystémov má minimálny negatívny ekonomický vplyv, a mohlo by chrániť značné plochy prirodzených lesov a trávnatých porastov.
  • Odklad nasadenia CDR by viedol k výraznému zvýšeniu cien uhlíka, čo zdôrazňuje dôležitosť včasných politických a finančných opatrení.

Štúdia tiež poukazuje na potrebu ďalšieho výskumu v modelovaní potenciálnych poľnohospodárskych prínosov biouhľa a zrýchleného zvetrávania. Záverom možno povedať, že diverzifikácia CDR prístupov, a zohľadnenie regionálnych špecifík, je kľúčové pre nákladovo efektívne dosiahnutie cieľov nulových emisií a zároveň znižuje negatívny dopad na zdroje. JaroR

Slovník kľúčových pojmov

  • Carbon Dioxide Removal (CDR) (Odstraňovanie oxidu uhličitého): Aktivity, ktoré odstraňujú CO2 z atmosféry a ukladajú ho, aby sa zmiernili zmeny klímy.
  • Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS) (Bioenergia so zachytávaním a ukladaním uhlíka): Technológia, ktorá využíva biomasu na výrobu energie a zachytáva emisie CO2 z procesu a ukladá ich pod zem.
  • Afforestation/Reforestation (AFOLU) (Zalesňovanie/obnova lesov): Výsadba nových stromov alebo obnova existujúcich lesov za účelom absorpcie atmosférického CO2.
  • Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) (Priame zachytávanie a ukladanie uhlíka zo vzduchu): Technológia, ktorá priamo zachytáva CO2 zo vzduchu a ukladá ho pod zem.
  • Biochar: Drevené uhlie vyrobené z biomasy pyrolýzou, ktoré ukladá uhlík v pôde a zlepšuje jej vlastnosti.
  • Enhanced Weathering (EW) (Zvetrávanie hornín): Urýchľovanie prirodzeného procesu absorpcie CO2 rozdrvením a rozptýlením silikátových hornín.
  • Integrated Assessment Model (IAM) (Integrovaný hodnotiaci model): Počítačový model, ktorý kombinuje poznatky z rôznych vedných disciplín na analýzu zložitých problémov, ako sú zmeny klímy.
  • Net-Zero (Čistá nula): Stav, v ktorom sú emisie skleníkových plynov vyvážené odstránením skleníkových plynov z atmosféry, takže neexistuje žiadny čistý príspevok ku globálnemu otepľovaniu.
  • Paris Agreement (Parížska dohoda): Medzinárodná dohoda o zmene klímy z roku 2015, ktorej cieľom je udržať globálne otepľovanie pod 2 °C, najlepšie pod 1,5 °C.
  • Mitigation Pathway (Cesta zmiernenia): Scenár pre budúce znižovanie emisií skleníkových plynov a rozsiahle nasadenie CDR v čase s cieľom dosiahnuť určité klimatické ciele.
  • MRV (Meranie, monitorovanie, hlásenie a overovanie): Proces, ktorý zabezpečuje, že zníženie emisií skleníkových plynov je presne merané, monitorované a hlásené a že tieto údaje sú overené.
  • EPPA Model: Ekonomický model používaný na analýzu klimatických stratégií a ich hospodárskych dôsledkov, vyvinutý MIT.
  • Syngas: Plyn produkovaný z biomasy, uhlia alebo iných materiálov, ktorý sa môže použiť na výrobu energie.
  • Pyrolysis (Pyrolýza): Termochemický proces, ktorý rozkladá organické materiály pri vysokej teplote v neprítomnosti kyslíka.
  • Carbon Yield (Uhlikovy vyťažok): Množstvo oxidu uhličitého odstráneného z atmosféry na hektár využívaný na pestovanie bioenergetických plodín.
  • GDP (Hrubý domáci produkt): Celková hodnota tovarov a služieb vyrobených v krajine počas určitého obdobia, používa sa ako meradlo ekonomickej aktivity.
  • Nature-based Removal (Odstraňovanie založené na prírode): Odstraňovanie CO2 z atmosféry prostredníctvom zlepšených funkcií ekosystémov.
  • Techno-economic factors: Faktory spojené s dostupnými technológiami a ich ekonomickou realizovateľnosťou, ktoré ovplyvňujú zavedenie CDR technológií.
  • Bio-geophysical characteristics: Charakteristiky geografických lokalít, ktoré ovplyvňujú potenciál CDR metód v daných regiónoch.

LEGISLATÍVA