A klímaváltozás elleni küzdelem egyik kulcsfontosságú eleme a szén-dioxid eltávolítás a légkörből. Ez a megközelítés azt célozza, hogy a levegőben található CO2-t más formájú szénné alakítsa át, például karbonáttá, amelyet aztán biztonságosan el lehet tárolni vagy újrahasznosítani. Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a legfontosabb karbonmegkötési technológiákat és geo-mérnöki megoldásokat, amelyek hozzájárulhatnak a globális felmelegedés mérsékléséhez.
1. Karbonmegkötés és tárolás (Carbon Burial)
A karbonmegkötés és tárolás (Carbon Capture, Utilization and Storage – CCUS) az egyik legismertebb módszer, amely során a CO2-t sűrítve, nyomás alatt mély geológiai képződményekbe pumpálják be. Ezek a képződmények olyan gázzáró rétegekkel rendelkeznek, amelyek megakadályozzák a szén-dioxid kiszivárgását.
A folyamat alapja, hogy a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során keletkező CO2-t még azelőtt elkülönítik az ipari kibocsátásokból, mielőtt azok a légkörbe jutnának. A begyűjtött szén-dioxidot csöveken keresztül juttatják el az erre alkalmas földtani formációkba vagy akár a mélytengeri üregekbe.
Eddig több helyszínen is alkalmazták ezt a technológiát, például az Északi-tengeren található Sleipner Vest mezőn, ahol a CO2-t természetes gáz kitermelésének támogatására használják fel. Az Egyesült Államok Energetikai Minisztériuma több ilyen tárolóhely létrehozását finanszírozta, és 2019-ben mintegy 49,3 millió tonna szén-dioxidot injektáltak föld alá az USA-ban.
Bár jelenleg főként az Egyesült Államokban és Európában működnek ilyen létesítmények, az elmúlt években világszerte nőtt az érdeklődés és beruházás ezen technológiák iránt. Kína, Ausztrália és Új-Zéland kormányai is terveket jelentettek be kapacitásaik bővítésére.
2. Óceáni trágyázás (Ocean Fertilization)
Az óceáni trágyázás egy bio-geo-mérnöki módszer, amelynek célja a fitoplanktonok növekedésének serkentése az óceán felszíni rétegében. A fitoplanktonok apró növények, amelyek fotoszintézis útján megkötik a levegőből származó CO2-t.
A módszer lényege, hogy vas- vagy nitrátvegyületeket oldanak fel az óceán bizonyos területein, ahol az elsődleges termelékenység alacsony. Ez elősegíti a fitoplankton tömeges elszaporodását („bloom”), majd ezek elpusztulva lesüllyednek az óceán mélyére, így hosszú távon rögzítik a szén-dioxidot üledékes kőzet formájában.
Bár egyes anyagok visszaemelkedhetnek az óceán felszínére az ún. feláramlási folyamat révén, úgy vélik, hogy jelentős mennyiségű szén megmarad az óceán fenekén. Azonban ez a folyamat évtizedeket vehet igénybe és nagy hajóflottát igényelne az egész óceán lefedésére.
3. Biochar előállítása
A biochar egy speciális faszén típus, amely állati hulladékokból és növényi maradványokból (például faaprítékból, levelekből vagy héjakból) készül úgynevezett pirolízis során – oxigénmentes környezetben történő „sütéssel”.
Ezzel a folyamattal megakadályozható az anyag normál lebomlása során keletkező CO2-kibocsátás. A biochar porózus szerkezetű faszénként rögzíti a szenet szilárd formában. Ha ezt talajba keverik, nemcsak széntárolóként működik, hanem műtrágyaként is szolgálhat, elősegítve ezzel a növények gyorsabb növekedését és további karbonmegkötést.
Bár sok környezetvédő áttörésként tekint erre a technológiára, globális léptékben való alkalmazása még vitatott. Továbbá kihívást jelenthet annak eldöntése is, hogy a gazdálkodók inkább biocharnak vagy tüzelőanyagnak használják-e fel a növényi hulladékokat.
4. Közvetlen levegőből történő szén-dioxid leválasztás (Direct Air Capture)
A közvetlen levegőből történő szén-dioxid leválasztás (DAC) modern technológia keretében speciális „szkrabber” tornyokat vagy mesterséges fákat alkalmaznak.
A szkrabber tornyokban szélturbinák segítségével nagy mennyiségű levegőt vezetnek be egy zárt térbe, ahol különböző vegyi anyagokkal – például nátrium-hidroxiddal vagy kalcium-hidroxiddal – permetezik be azt. Ezek reagálnak a levegőben lévő CO2-vel karbonát sókat képezve vagy gyenge savakat létrehozva.
Ezeket az anyagokat csöveken keresztül biztonságos tárolóhelyekre juttatják el – például bazaltos kőzetek közé –, ahol néhány év alatt karbonáttá mineralizálódnak. A bazaltos képződmények vulkanikus területeken találhatók és kiválóan alkalmasak hosszú távú tárolásra.
Ezzel párhuzamosan mesterséges fák is fejlesztés alatt állnak: ezek ragadós gyantával bevont szűrők sorozatai, amelyek megkötik a CO2-t és karbonáttá alakítják azt (például szódahamu formájában). A szódahamu időszakosan lemosható és összegyűjthető tárolásra.
Bár már több prototípust is építettek mindkét módszerből, szakértők szerint globális hatékonyság eléréséhez több ezer ilyen toronyra lenne szükség évente több tízmilliárd tonna CO2 eltávolítására – különösen annak érdekében, hogy az átlaghőmérséklet-emelkedést 1,5 °C alatt tartsuk.
Következtetés
A szén-dioxid eltávolítási technológiák kulcsszerepet játszanak abban, hogy mérsékeljük az emberi tevékenység okozta klímaváltozás hatásait. A karbonmegkötés és tárolás mellett ígéretes megoldások az óceáni trágyázás, biochar előállítása és közvetlen levegőből történő leválasztás is.
Minden módszernek megvannak saját előnyei és kihívásai: míg egyesek gyorsabb eredményt hozhatnak ipari méretekben is alkalmazva, mások hosszabb távon fejthetik ki hatásukat vagy nagyobb beruházást igényelnek. Az optimális klímavédelmi stratégia valószínűleg ezek kombinációját fogja alkalmazni világszerte.
Szerző: Philip Boyd
Forrás: Encyclopaedia Britannica szerkesztősége
Forrás: https://www.britannica.com/science/geoengineering/Carbon-removal-proposals