Zachycování uhlíku z mořské vody je levnější než ze vzduchu, tvrdí MIT

Datum 19.02.2023

MIT navrhuje mobilní zařízení na zachycování uhlíku z mořské vody na lodích. Grafika: MIT

Oceány pohlcují obrovské množství oxidu uhličitého a vědci z MIT tvrdí, že vyvinuli způsob jeho uvolňování a zachycování, který spotřebuje mnohem méně energie než přímé zachycování ze vzduchu – a k tomu všemu má i další ekologické výhody.

Přímé zachycování uhlíku vzduchem stojí hodně peněz a spotřebuje hodně energie. Podle údajů Mezinárodní agentury pro energii z roku 2022 je i na nejúčinnější technologie zachycování oxidu uhličitého ze vzduchu potřeba asi 6,6 gigajoulů energie, tedy 1,83 megawatthodiny na tunu zachyceného oxidu uhličitého.

Většina této energie se nepoužívá k přímému oddělování CO2 ze vzduchu, ale jako tepelná energie k udržování provozní teploty absorbérů nebo jako elektrická energie používaná ke stlačování velkého množství vzduchu do bodu, kdy lze zachycování provádět efektivně. Odhady nákladů za tunu se v roce 2030 můžou pohybovat mezi 300 až 1 000 USD. Podle portálu Statista.com měla k 1. dubnu 2022 kupodivu nejvyšší sazbu uhlíkové daně na světě Uruguay, a to 137 amerických dolarů za tunu ekvivalentu CO2 (USD/tCO2e). Uruguayská uhlíková daň byla poprvé zavedena od ledna loňského roku. Pro srovnání, Polsko mělo sazbu daně nižší než jeden dolar / tCO2e. Finsko, které jako první země na světě zavedlo v roce 1990 uhlíkovou daň, mělo k 1. dubnu 2022 sazbu uhlíkové daně ve výši 85 USD / tCO2e.

Ze současné spotřeby energie 1,83 MWh na tunu zachyceného oxidu uhličitého se můžeme dostat na 0,77 MWh na tunu.

Ukázalo se, že existuje ještě jedna možnost efektivního zachycování oxidu uhličitého a tím je mořská voda. Právě tam totiž s rostoucí koncentrací uhlíku v atmosféře začíná oxid uhličitý přibývat. Oceán v současné době pohlcuje přibližně 30-40 % všech ročních emisí uhlíku a udržuje stálou volnou výměnu se vzduchem. Pokud z mořské vody odsajeme uhlík, odsajeme ho více i ze vzduchu, abychom obnovili rovnováhu koncentrací. A nejlepší na tom je, že koncentrace oxidu uhličitého v mořské vodě je více než 100krát vyšší než ve vzduchu.

Předchozím výzkumným týmům se podařilo uvolnit CO2 z mořské vody a zachytit ho, ale jejich metody vyžadovaly drahé membrány a neustálý přísun chemikálií, aby reakce probíhaly. Tým MIT naproti tomu oznámil úspěšné testování systému, který nevyužívá ani jedno, ani druhé a vyžaduje mnohem méně energie než metody zachycování ve vzduchu.

V novém systému prochází mořská voda dvěma komorami. V první se pomocí reaktivních elektrod uvolňují do mořské vody protony, které okyselují vodu a mění rozpuštěné anorganické hydrogenuhličitany na plynný oxid uhličitý, který bublá a je zachycován pomocí účinného odsávání. Poté se voda protlačí do druhé sady článků s obráceným napětím, které tyto protony přivolají zpět a kyselou vodu změní zpět na zásaditou, než ji vypustí zpět do moře. Když aktivní elektroda vyčerpá své protony, tak se polarita napětí obrátí a stejná reakce pokračuje s vodou proudící opačným směrem.

Systém by mohl být integrován s jakoukoli stávající infrastrukturou, která zpracovává mořskou vodu, například s odsolovacím zařízením. Grafika: MIT

V nové studii zveřejněné v odborném časopise Energy & Environmental Science tým uvádí, že jeho technika vyžaduje energetický příkon 122 kJ/mol, což odpovídá 0,77 MWh na tunu. A tým je přesvědčen, že to dokáže ještě lépe.

Tým předpokládá optimalizované náklady kolem 56 USD na tunu zachyceného CO2 – ačkoli není zcela správné srovnávat je přímo s náklady na přímé zachycování vzduchu v celém systému. Studie upozorňuje, že do této částky není zahrnuto vakuové odplyňování, filtrace a “pomocné náklady mimo elektrochemický systém” – jejichž analýzy bude třeba provést zvlášť. Některé z nich by však mohly být potenciálně zmírněny integrací jednotek pro zachycování uhlíku do jiných zařízení, například odsolovacích zařízení, která již zpracovávají velké objemy mořské vody.

Jaké může být využití zachyceného oxidu uhličitého? Lze jej stlačit a distribuovat plynovodem například do skleníků a tím zvýšit pěstební výnosy. Dále se nabízí možnost zpracování na uhličitan vápenatý a ten následně využít jako hnojivo. Slibné může být zachytávání CO2 k výrobě syntetických paliv, jak jsme o tom psali vloni v případu firmy Porsche v Chile.

Existují i další dalekosáhlejší výhody pro lidstvo, i když z hlediska ekonomického ne tak okamžitě přínosné jako třeba v případě výroby syntetických paliv; zvýšené hromadění uhlíku v oceánu v posledních letech již způsobilo problémy s okyselováním, které ohrožuje korálové útesy a měkkýše. Zásaditý výstup tohoto procesu, pokud je nasměrován tam, kde je to potřeba, by mohl pomoci obnovit rovnováhu.

Tým plánuje praktický demonstrační projekt někdy v příštích dvou letech a dodává, že je ještě spousta věcí, na kterých je třeba zapracovat. Vědci by například rádi dokázali oddělit plyn bez vakuového systému. A na straně alkalizace znečišťují elektrody minerální sraženiny, takže je třeba ještě udělat spoustu práce.

Richard Pappen
zdroj: MIT

Dny teplárenství 700 x 200 px

Napsat komentář