Ako funguje priame zachytávanie vzduchu – a prečo je to také náročné

Zachytávanie CO₂ z riedkeho vzduchu

Atmosféra obsahuje približne 420 častíc oxidu uhličitého na milión – čo je zlomok vzduchu, ktorý dýchame, no aj tak je to dosť na otepľovanie planéty. Priame zachytávanie vzduchu (DAC) je technológia navrhnutá na zvrátenie tohto nárastu extrahovaním CO₂ priamo z okolitého vzduchu, jeho koncentrovaním a buď trvalým uložením pod zem, alebo premenou na užitočné produkty. Na rozdiel od zachytávania emisií v komíne, DAC môže fungovať kdekoľvek a odstraňovať uhlík, ktorý už bol uvoľnený, čo z neho robí jeden z mála nástrojov, ktoré by mohli skutočne znížiť hladinu CO₂ v atmosfére, a nielen spomaliť jej rast.

Dva prístupy, jeden cieľ

Systémy DAC sa spoliehajú na dve hlavné metódy: pevné sorbenty a kvapalné rozpúšťadlá. V systémoch s pevnými sorbentmi veľké ventilátory nasávajú okolitý vzduch cez modulárne kolektory naplnené vysoko poréznym filtračným materiálom. Sorbent chemicky viaže molekuly CO₂, pričom prepúšťa dusík, kyslík a iné plyny. Po nasýtení sa kolektor uzavrie a zahreje – zvyčajne na približne 100 °C – čo uvoľní koncentrovaný prúd CO₂ na zber a skladovanie. Sorbent potom vychladne a cyklus sa opakuje.

Systémy s kvapalnými rozpúšťadlami fungujú inak. Vzduch prechádza roztokom – často zmesou hydroxidu draselného – ktorý absorbuje CO₂. Roztok sa potom spracuje sériou chemických krokov, ktoré odstraňujú oxid uhličitý pri vysokých teplotách (až do 900 °C) a regenerujú rozpúšťadlo. Tento prístup dokáže spracovať väčšie objemy, ale vyžaduje si výrazne viac energie.

Čo sa deje so zachyteným uhlíkom

Najtrvalejšia metóda likvidácie zahŕňa vstrekovanie koncentrovaného CO₂ hlboko pod zem do geologických formácií, ako sú soľné vodonosné vrstvy alebo čadičová hornina. Na Islande spoločnosť Carbfix rozpúšťa zachytený CO₂ vo vode a pumpuje ho približne 1 000 metrov pod povrch, kde reaguje s čadičovou horninou a mineralizuje – doslova sa v priebehu niekoľkých rokov premení na kameň. Alternatívne sa zachytený CO₂ môže použiť ako surovina pre syntetické palivá, stavebné materiály alebo chemikálie, hoci toto použitie skôr odďaľuje, než eliminuje jeho návrat do atmosféry.

Problém s rozsahom

Najväčšie prevádzkované zariadenie DAC na svete je závod Mammoth spoločnosti Climeworks na Islande, ktorý je schopný odstrániť až 36 000 ton CO₂ ročne – čo je približne ročná produkcia emisií 7 800 áut. Znie to významne, kým si neuvedomíte, že globálne emisie CO₂ presahujú 37 miliárd ton ročne. V súčasnosti je na celom svete plánovaných alebo prevádzkovaných približne 130 závodov DAC, ale ich kombinovaná kapacita sotva postačuje na to, čo podľa klimatológov potrebujeme.

V Texase a Louisiane sa budujú dva oveľa väčšie projekty ako súčasť programu DAC Hubs Ministerstva energetiky USA, pričom každý z nich sa zameriava na odstránenie jedného milióna ton CO₂ ročne, keď bude plne funkčný.

Energetický a nákladový problém

Najväčšou prekážkou DAC je energia. Pretože CO₂ tvorí len 0,04 % atmosféry, musia sa spracovať obrovské objemy vzduchu. Odstránenie jedného milióna ton CO₂ si vyžaduje odhadovaných 300 – 500 megawattov energie – čo je porovnateľné so stredne veľkou elektrárňou. Ak táto energia pochádza z fosílnych palív, proces môže v skutočnosti emitovať viac uhlíka, ako zachytáva, a preto sa životaschopné projekty DAC spoliehajú na čisté zdroje energie, ako je geotermálna, solárna alebo veterná energia.

Náklady zostávajú vysoké. Súčasné odhady sa pohybujú od 250 do 600 dolárov za tonu CO₂ v malých zariadeniach. Pri väčších objemoch, ako je jeden milión ton ročne, analytici predpokladajú, že náklady by mohli klesnúť na 150 – 230 dolárov za tonu, ale dosiahnutie týchto úspor si vyžaduje rozsiahle kapitálové investície a lacnú, spoľahlivú čistú elektrinu.

Nevyhnutná súčasť skladačky

Klimatické modely od Medzinárodnej energetickej agentúry a IPCC neustále ukazujú, že dosiahnutie nulových emisií si pravdepodobne bude vyžadovať určitú formu odstraňovania uhlíka spolu s drastickým znížením emisií. DAC nie je náhradou za zníženie spotreby fosílnych palív, ale môže sa ukázať ako nevyhnutný na kompenzáciu ťažko odstrániteľných emisií z letectva, poľnohospodárstva a ťažkého priemyslu. Či sa táto technológia dokáže rozšíriť dostatočne rýchlo – a dostatočne lacno – zostáva jednou z určujúcich otázok klimatickej politiky.