10 hiilen sitomisen tyyppiä

Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin oppiminen on yksi tapa tutkijat haluavat lykätä ilmakehän lämpenemisen vaikutuksia. Tiedeyhteisö pitää tätä käytäntöä nyt ratkaisevana osana ilmastonmuutos. Tämä tehdään erityyppisillä hiilensidontatoiminnoilla

Hiilidioksidi on lämpöä sitova kaasu, jota syntyy sekä luonnossa että ihmisen toiminnassa. Keinotekoinen hiilidioksidi voi tulla polttamalla hiiltä, ​​maakaasua ja öljyä energian tuottamiseksi.

Biologista hiilidioksidia voi tulla orgaanisen aineksen hajoamisesta, metsäpaloista ja muista maankäytön muutoksista.

Hiilidioksidin ja muiden "kasvihuonekaasujen" kertyminen ilmakehään voi vangita lämpöä ja edistää ilmastonmuutosta. Hiilen sitomisprosessi voi viivyttää ilmakehän lämpenemistä.

Hiilen sitominen varmistaa hiilidioksidin pääsyn maapallon ilmakehään.

Ajatuksena on stabiloida hiili kiinteässä ja liuenneessa muodossa, jotta se ei aiheuta ilmakehän lämpenemistä. Prosessi lupaa valtavasti vähentää ihmisen "hiilijalanjälkeä".

Mikä on hiilen sitominen?

Hiilen sitominen on käytäntö ottaa talteen tai poistaa hiiltä ilmakehästä ja varastoida se. Se on yksi monista lähestymistavoista, joita on otettu käyttöön ilmastonmuutoksen käsittelemiseksi.  

Se voi tarkoittaa myös kasvihuonekaasujen poistamista ilmakehästä ja niiden sijoittamista pitkäaikaiseen hiilen varastointiin planeetan lämpenemisen estämiseksi.

Maapallon ilmakehän lämpenemisen estäminen edelleen vaatii ihmiskunnalta valtavan yhteisen ponnistelun. Riippuvuutemme lopettamisesta hiilidioksidipäästöjä aiheuttavista polttoaineista nollapäästötavoitteen asettamiseen vuoteen 2050 mennessä, jokainen mahdollinen ratkaisu on tärkeä, jos haluamme pysäyttää ennennäkemättömän ilmastonmuutoksen.

Samalla siirrytään puhtaisiin energiajärjestelmiin ja vähennetään hiilidioksidipäästöjä suuria päästöjä aiheuttavia käytäntöjä, kuten rakentamista tai liikennettä. Ihmiskunta pyrkii yhteisesti poistamaan hiiltä ilmakehästämme mukauttamalla tapojamme rakentaa, kuluttaa, matkustaa ja tuottaa sähköä.

Mutta menetelmät, kuten hiilen sitominen, osoittavat, kuinka voimme työskennellä luonnonympäristön kanssa ilmastokriisin ratkaisemiseksi.

Mitä hiilidioksidin sitomisprosessiin sisältyy?

Hiilen talteenotto ja sitominen noudattavat kolmivaiheista prosessia, joka sisältää:

• Hiilidioksidin talteenotto tai suojaaminen teollisista prosesseista tai voimalaitoksista
• Talteenotetun ja puristetun hiilidioksidin kuljetus
• Hiilioksidin varastointi syvälle maanalaisiin kivimuodostelmiin

Hiilen sitomisen tyypit

Koska teollisuudenalat ympäri maailmaa päästävät 10 gigatonnia (miljardi tonnia) kasvihuonekaasupäästöjä vuosittain, tarve hiilen sitomiselle on kova.

Tässä on joitakin hiilidioksidin sitomistyyppejä, jotka auttavat sinua käsittelemään ilmaston lämpenemistä ja ilmastonmuutosta yksilöllisesti.

• Sekvestraatio metsissä
• Sekvestraatio maaperässä
• Direct Air Capture (DAC) ja varastointi
• Sekvestraatio niityillä
• Kosteikkojen sekvestrointi
• Valtameren hiilen sitominen
• Hiilen talteenoton ja varastoinnin (CCS) voimalaitos
• Suunnitellut molekyylit
• Geologinen hiilen sitominen
• Teollinen hiilen sitominen

1. Sekvestrointi metsissä

Metsät ja metsät on tunnustettu yhdeksi parhaista luonnollisen hiilen sitomisen muodoista.

Metsät varastoivat keskimäärin kaksi kertaa enemmän hiiltä kuin ne päästävät, kun taas arviolta noin 25 % hiilidioksidipäästöistä sitoutuu metsärikkaisiin maisemiin, kuten laitumet ja niityt (pellot, preeriat, pensaat jne.).

Kun puut, oksat ja lehdet kuolevat ja putoavat maahan, ne vapauttavat varastoimaansa hiiltä maaperään.

Tällaisten luonnonympäristöjen turvaaminen ja säilyttäminen on siksi ratkaisevan tärkeää sen varmistamiseksi, että hiilinielut sitovat hiilidioksidia tehokkaasti. Maastopalot ja ihmisen toiminta, kuten Metsäkadon, rakentaminen tai tehomaatalous ovat suurin uhka tälle luonnolliselle prosessille.

2. Sekvestraatio maaperässä

Kasvit voivat sitoa hiiltä maaperään fotosynteesin avulla ja varastoida maaperän orgaanisena hiilenä (SOC).

Sellaisenaan agroekosysteemit heikentävät ja kuluttavat maaperän orgaanista hiiltä. Myös soiden, turpeen ja soiden kautta hiiltä voidaan ottaa talteen ja varastoida karbonaatteina.

Nämä karbonaatit muodostuvat tuhansien vuosien aikana CO:na₂ sekoittuu muiden mineraalielementtien, kuten kalsium- tai magnesiummineraalien, kanssa muodostaen "kaliikkia" autiomaassa ja kuivassa maaperässä.

Lopulta tämä karbonaatteihin varastoitunut hiili vapautuu maasta, mutta ei kovin pitkäksi ajaksi – joissakin tapauksissa yli 70,000 XNUMX vuoden kuluttua, kun taas maaperän orgaaninen aines varastoi hiiltä useita vuosia.

Tutkijat etsivät tapoja nopeuttaa karbonaatin muodostumisprosessia lisäämällä hienoksi murskattuja silikaatteja maaperään hiilen varastoimiseksi pidempään.

3. Direct Air Capture (DAC) ja varastointi

Tämä lähestymistapa käyttää kemikaaleja tai kiinteitä aineita sieppaamaan kaasua ohuesta ilmasta ja varastoi sen sitten, kuten BECCS:n tapauksessa, pitkää matkaa varten maan alle tai pitkäkestoisiin materiaaleihin.

Se on keino, jolla hiili otetaan talteen suoraan ilmasta edistyksellisen teknologian laitoksilla. On havaittu, että suora ilman sieppaus voi teoreettisesti poistaa hiilidioksidia₂ ilmasta tuhat kertaa tehokkaammin kuin kasvit.  

Tätä prosessia käytetään jo sukellusveneissä valtameren pinnan alla ja avaruusajoneuvoissa kaukana sen yläpuolella. Tämä prosessi on kuitenkin energiaintensiivinen ja kallis, vaihdellen 500–800 dollaria poistetun hiilen tonnilta.

Vaikka tekniikat, kuten suora ilman talteenotto, voivat olla tehokkaita, ne ovat silti liian kalliita toteuttaakseen massamittakaavassa.

Esimerkkejä ovat Arizonan osavaltion yliopiston Lacknerin hiiltä sitovat säiliöt sekä muut projektit, kuten Climeworksin juuri avattu hiilidioksidin talteenottolaitos Sveitsissä.

4. Sekvestrointi niityillä

Vaikka metsiä pidetään yleisesti tärkeinä hiilinieluina, niityt voivat myös sitoa enemmän hiiltä maan alle ja palaessaan hiili pysyy kiinnittyneenä juuriin ja maaperään lehtien ja puubiomassan sijaan.

Niityt ja niityt ovat metsää luotettavampia hiilen varastointialueita metsiin vaikuttavien nopeiden metsäpalojen ja metsäkadon vuoksi.

Metsät pystyvät kuitenkin varastoimaan enemmän hiiltä kuin niityt, mutta ilmastonmuutoksen aiheuttamissa epävakaissa olosuhteissa niityt voivat olla kestävämpiä.

5. Kosteikkojen sekvestraatio

Kuten kaikki kasvit, kosteikkokasvit ottavat hiiltä ilmasta hiilidioksidin muodossa ja varastoivat sen biomassaan. Ne tunnetaan tärkeinä luonnonvaroina, jotka pystyvät sitomaan ilmakehän hiiltä ja rajoittamaan myöhempää hiilen hävikkiä helpottaen pitkäaikaista varastointia.

Niitä voidaan tietoisesti hallita tarjoamaan luonnollinen ratkaisu ilmastonmuutoksen hillitsemiseen sekä kompensoimaan erilaisten maankäytön muutosten ja luonnollisten tekijöiden aiheuttamia suoria kosteikkojen menetyksiä. Lisäksi kosteikot, kuten suot, sitovat hiiltä suuremmalla tiheydellä hehtaaria kohti kuin metsä- tai maatalousmaa.

6. Valtameren hiilen sitominen

Vesiympäristöt ja suuret vesistöt ovat myös suuria hiilidioksidin absorboijia₂. Valtameret imevät ilmakehästä noin 25 prosenttia ihmisen toiminnasta vuosittain vapautuvasta hiilidioksidista.

Hiili kulkee valtameressä molempiin suuntiin. Kun hiilidioksidi vapautuu valtamerestä ilmakehään, se luo niin sanotun positiivisen ilmakehän virtauksen. Negatiivinen vuo viittaa valtamereen, joka absorboi hiilidioksidia. Ajattele näitä virtauksia sisään- ja uloshengityksenä, jossa näiden vastakkaisten suuntien nettovaikutus määrää kokonaisvaikutuksen.

Meren kylmemmät ja ravintoainerikkaat osat pystyvät absorboimaan enemmän hiilidioksidia kuin lämpimät osat. Siksi Napa -alueet toimivat tyypillisesti hiilinieluina. Vuoteen 2100 mennessä suuren osan maailman valtamerestä odotetaan olevan suuri hiilidioksidinielu. Tämä hiili säilyy enimmäkseen valtamerten ylemmissä kerroksissa. Liiallinen hiili voi kuitenkin happamoittaa vettä, mikä on uhka alla olevalle biologiselle monimuotoisuudelle.

7. Hiilen talteenotto- ja varastointivoimala (CCS).

CCS:ssä otetaan talteen hiilidioksidi, joka on tuotettu sähköntuotannossa tai teollisessa toiminnassa, kuten sementin tai teräksen valmistuksessa. Tämä CO₂ puristetaan sitten ja kuljetetaan syvälle maanalaisiin tiloihin, joissa se ruiskutetaan kalliomuodostelmiin pysyvää varastointia varten.

8. Suunnitellut molekyylit

Tiedemiehet suunnittelevat molekyylejä, jotka voivat muuttaa muotoaan luomalla uudenlaisia ​​yhdisteitä, jotka pystyvät sitomaan ja sieppaamaan hiilidioksidia ilmasta.

Muokatut molekyylit toimivat suodattimena ja houkuttelevat vain elementtiä, jota se oli suunniteltu etsimään. Käytännössä tämä voisi olla tehokas tapa luoda raaka-aineita ja samalla vähentää ilmakehän hiiltä.

9. Geologinen hiilen sitominen

Tämä prosessi käsittelee hiilidioksidin varastointia maanalaisiin geologisiin muodostumiin, kuten kiviin.

Hiilidioksidi otetaan talteen teollisista hiilidioksidilähteistä, kuten teräksen tai sementin tuotantoyhtiöistä, tai energiaan liittyvistä lähteistä, kuten voimalaitoksista tai maakaasun käsittelylaitoksista, ja sitten se ruiskutetaan huokoisiin kiviin pitkäaikaista varastointia varten.

Tällainen hiilidioksidin talteenotto ja varastointi mahdollistaa fossiilisten polttoaineiden käytön, kunnes toinen energialähde otetaan käyttöön suuressa mittakaavassa

10. Teollinen hiilensidonta

Tämä ei ehkä ole laajalti hyväksytty ja tehokas hiilensidontatyyppi, mutta sitä voidaan käyttää joillakin teollisuudenaloilla. Ne sitovat hiiltä voimalaitoksesta kolmella tavalla, esipoltolla, jälkipoltolla ja happipolttoaineella.

Esipoltto käsittelee hiilen talteenottoa voimalaitoksissa ennen polttoaineen polttamista. Tavoitteena on poistaa hiili hiilestä ennen sen polttamista.

Jälkipoltossa hiili poistetaan voimalaitoksen tuotannosta sen jälkeen, kun polttoaine on poltettu. Tämä tarkoittaa, että jätekaasut otetaan talteen ja pestään puhtaiksi hiilidioksidistaan ​​ennen kuin ne kulkevat savupiippuihin. Tämä saavutetaan ohjaamalla kaasut ammoniakin läpi, joka puhalletaan sitten puhtaaksi höyryllä vapauttaen hiilidioksidia varastointia varten.

Kun happipolttoainetta tai happipolttopolttoainetta poltetaan, se ottaa enemmän happea ja varastoi kaikki tuloksena syntyneet kaasut. Sen sijaan, että hiilidioksidi erotettaisiin vaivalloisesti muista jätekaasuista, prosessi vangitsee savupiippujen koko tuotoksen ja varastoi sen kaiken.

Uuneihin puhalletaan puhdasta happea pakokaasujen puhdistamiseksi, jolloin polttoaine palaa kokonaan ja tuottaa suhteellisen puhdasta höyryä ja hiilidioksidikaasua.

Kun höyry on poistettu jäähdyttämällä ja kondensoimalla, jolloin se saadaan veteen, hiilidioksidi voidaan varastoida turvallisesti.

Yhteenveto

Tämän artikkelin päätteeksi totean, että näiden erityyppisten hiilen sitominen on suosinut ympäristön kestävyyttä, koska ympäristössä tapahtuu päivittäistä hiiltä tuottavaa toimintaa pääasiassa ihmisen toiminnasta.

Siksi on erittäin tärkeää, että näitä hiilensidontamenetelmiä ja -tyyppejä käytetään ympäristön säästämiseksi ja ylläpitämiseksi.

Suosituss

• Syitä, miksi hiilinielut ovat tärkeitä
  .
• 4 Vihreän teknologian merkitys
  .
• Miten hiilidioksidin talteenotto toimii?
  .
• 10 hiilen ympäristövaikutuksia, kaivostoiminta ja voimalaitos
  .
• 8 Ekomatkailun ympäristövaikutukset
  .