Carbon Engineerings rena bränsle, syntetiseras från koldioxid som fångas upp från luften och väte spjälkas från vatten. Kredit:Carbon Engineering
Någon dag, bensinen du köper kan spåra sitt arv till koldioxid som dras rakt ur himlen snarare än från olja som pumpats upp ur marken. Genom att ta bort utsläppt koldioxid från atmosfären och förvandla den till färska bränslen, ingenjörer på ett kanadensiskt företag har visat ett skalbart och kostnadseffektivt sätt att göra djupa nedskärningar i transporters koldioxidavtryck med minimala störningar på befintliga fordon. Deras arbete visas den 7 juni i tidskriften Joule.
"Koldioxiden som genereras via direkt luftavskiljning kan kombineras med lagring för kolavlägsnande, eller det kan möjliggöra produktion av kolneutrala kolväten, vilket är ett sätt att ta billiga kolfria kraftkällor som sol eller vind och kanalisera dem till bränslen som kan användas för att koldioxidutlösa transportsektorn, " säger huvudförfattaren David Keith, grundare och chefsforskare för Carbon Engineering, ett kanadensiskt företag för avskiljning av koldioxid och rena bränslen, och professor i tillämpad fysik och offentlig politik vid Harvard University.
Tekniken för direkt luftfångning fungerar nästan exakt som den låter. Jättestora fläktar drar omgivande luft i kontakt med en vattenlösning som plockar ut och fångar koldioxid. Genom uppvärmning och en handfull välbekanta kemiska reaktioner, att samma koldioxid återextraheras och är redo för vidare användning - som en kolkälla för att tillverka värdefulla kemikalier som bränslen, eller för lagring via en valfri sekvestreringsstrategi. Det är inte bara teori – Carbon Engineerings anläggning i British Columbia uppnår redan både CO2-avskiljning och bränslegenerering.
Carbon Engineerings pilotluftkontaktor, konstruerad från samma uppsättning kyltornskomponenter och designfilosofi som kommer att användas i kommersiell skala. Kredit:Carbon Engineering
Idén om direkt luftinfångning är knappast ny, men den framgångsrika implementeringen av en skalbar och kostnadseffektiv fungerande pilotanläggning är. Efter att ha genomfört en fullständig processanalys och krossat siffrorna, Keith och hans kollegor hävdar att realisering av direkt luftfångst i en effektfull skala kommer att kosta ungefär $94-$232 per ton infångad koldioxid, som ligger i den lägre delen av uppskattningar som har varierat upp till $1, 000 per ton i teoretiska analyser.
Det priset är tillräckligt lågt för att använda direkt luftinfångning för att börja ta itu med de ungefär 20 % av de globala koldioxidutsläppen som orsakas av bilkörning, flygande, lastbilstransport, och andra sätt att få människor och varor runt. "El från sol och vind är intermittent; vi kan ta denna energi direkt från stora sol- eller vindinstallationer på fantastiska platser där det är billigt och använda den för att återvinna och återvinna koldioxid till nytt bränsle, "Keith säger, och tillägger att "Att göra bränslen som är lätta att lagra och transportera underlättar utmaningen att integrera förnybara energikällor i energisystemet."
De resulterande bränslena, inklusive bensin, diesel, och flygbränsle, är kompatibla med befintlig infrastruktur för bränsledistribution och transport. Tack vare ultralåga kolintensiteter under livscykeln, de är en lovande väg för att minska koldioxidutsläppen inom tunga transporter och andra delar av energisystemet som är krävande och svåra att elektrifiera.
Denna återgivning visar Carbon Engineerings föreslagna luftkontaktordesign. Denna enhet skulle vara en av flera som tillsammans skulle fånga upp 1M ton CO2 per år. Kredit:Carbon Engineering
Århundraden av okontrollerade mänskliga koldioxidutsläpp betyder också att atmosfärisk koldioxid är ett praktiskt taget obegränsat råmaterial för omvandling till nya bränslen. "Vi kommer inte att få slut på luft någon gång snart, " tillägger Steve Oldham, VD för Carbon Engineering. "Vi kan fortsätta samla in koldioxid med direkt luftavskiljning, fortsätt lägga till vätegenerering och bränslesyntes, och fortsätt att minska utsläppen genom denna AIR TO FUELSTM-väg."
Keith och Oldham är optimistiska att de har minskat uppskalningsriskerna genom att implementera direkt luftinfångning till rimliga kostnader med standard industriell utrustning. Det betyder att alla delar är på plats för att gå vidare till fabriker i full storlek som kan tillverka 2, 000 fat bränsle per dag – totalt över 30 miljoner liter per år över anläggningar. Kommersialisering av sådana anläggningar skulle tillåta direkt luftavskiljning för att göra ett snäpp i transportutsläppen genom att koppla lågkostnadsförnybar energi till lågkoldioxidtransportbränslen med hjälp av Carbon Engineerings AIR TO FUELSTM-väg.
"Efter 100 årsverken av praktisk ingenjörskonst och kostnadsanalys, vi kan med tillförsikt säga att även om luftfångst inte är någon magisk billig lösning, det är en livskraftig och byggbar teknik för att producera koldioxidneutrala bränslen i den omedelbara framtiden och för att ta bort kol på lång sikt, säger Keith.
