Mänskligheten måste ta bort upp till 660 miljarder ton koldioxid (CO₂) från atmosfären i slutet av århundradet för att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5°C. Det är enligt den senaste rapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), som baserade sin uppskattning på atmosfäriska CO₂-koncentrationer uppmätt 2020.

Att ta bort så mycket CO₂ kommer att innebära mer än att bara plantera massor av träd. Ingenjörer och forskare utvecklar teknik för direkt luftinfångning (DAC) som är tänkt att dra stora mängder CO₂ från atmosfären samtidigt som de använder väldigt lite mark och vatten.

En typisk DAC-enhet använder stora fläktar för att trycka luft genom ett flytande eller fast material som kan binda och avlägsna CO₂, liknande hur mänskliga lungor extraherar syre. Materialet regenereras vid upphettning och lämnar koncentrerad CO₂.

Den koncentrerade CO₂ kan antingen lagras permanent, vanligtvis under jord i utarmade olje- och gasreservoarer, eller användas för att producera användbara kemikalier såsom syntetiska bränslen. Dessa bränslen skulle återutsläppa CO₂ vid förbränning och är därför tekniskt kolneutrala.

Förespråkare för tekniken säger att detta kan minska behovet av fossila bränslen och hjälpa industrier som är svåra att koldioxidutlösa, som flyget, att nå netto nollutsläpp. Andra oroar sig för att DAC erbjuder en distraktion från det hårda arbetet med att minska koldioxidutsläppen.

Dessa kritiker menar att den höga energikostnaden och materialen som används för DAC gör det oöverkomligt dyrt och så opraktiskt på den snäva tidsskala som finns kvar för att förhindra katastrofala klimatförändringar. Kostnaden för att ta bort ett ton CO₂ med DAC kan uppgå till 600 USD (522 £).

DAC-tekniken är fortfarande i sin linda. Internationella energibyrån (IEA) förutspår att den kommer att ta bort 90 miljoner ton per år 2030, 620 miljoner ton 2040 och 980 miljoner ton årligen 2050.

Men som det ser ut har bara 19 DAC-projekt kommit online sedan 2010, som tillsammans tar bort 0,008 miljoner ton CO₂ varje år, motsvarande cirka sju sekunders globala utsläpp från energiproduktion 2021.

DAC-utvecklare arbetar med projekt som kommer att ta bort cirka 1 miljon ton CO₂ per år vardera i mitten av 2020-talet. Men de kan kämpa för att förbättra energieffektiviteten och minska kostnaderna tillräckligt snabbt för att ta bort CO₂ i den skala som krävs för att uppfylla IEA:s prognoser för 2030-talet. Här är varför.

DAC-distributionen tar fart

Den största enheten som för närvarande är i drift är Orca-anläggningen, som byggdes av företaget Climeworks på Island 2021. Så stora som två fraktcontainrar har Orca som mål att fånga upp och permanent lagra upp till 4 000 ton CO₂ årligen genom att lösa den i vatten och pumpa det under jord där det kommer att reagera för att bilda sten.

Så mycket skulle 170 000 träd på 340 hektar mark absorbera på ett år. Tyvärr frös kallt väder i början av 2022 maskineriet och stängde ner anläggningen.

Carbon Engineering, en annan DAC-utvecklare, planerar att distribuera en enhet i Texas i USA som den säger kommer att ta bort och lagra upp till 1 miljon ton CO₂ per år när den börjar fungera 2024. Denna satsning inkluderar en investering på flera miljoner dollar från United Airlines som försöker kompensera för utsläpp från sina flygningar samt skaffa syntetiska bränslen.

Kolneutrala bränslen kan ersätta olja i flygplan och långväga godsfordon. Men luft-till-bränsle-teknik behöver fortfarande en mer konkurrenskraftig affärsmodell än fossilbränsleindustrin.

Det är osannolikt att detta kommer att ske snabbt, eftersom det senare är så väletablerat och subventionerat medan tekniken bakom luft-till-bränsle är rudimentär och kräver betydande investeringar för att skala upp.

Kostnaderna faller för långsamt

IEA har uppskattat att avlägsnande av upp till 1 miljard ton CO₂ per år från luften med DAC-anläggningar år 2050 kommer att förbruka upp till 1 667 terawattimmar energi – motsvarande 1 % av den globala förbrukningen 2019.

Kostnaderna förväntas sjunka till mellan 125 USD och 335 USD per ton CO₂ under 2030-talet, med utsikten att nå under 100 USD år 2040. Detta beror på att DAC-enheter distribueras och utvecklare lär sig av dessa demonstrationsenheter, liknande hur kostnaden för solenergi sjönk med tiden.

DAC kan bli ekonomiskt lönsamt under 2030-talet om fallande kostnader möts av det stigande priset på kol i skatteregimer. Enligt Internationella valutafonden når det genomsnittliga priset på CO₂ i de länder där koldioxidskatter eller prissättningsmekanismer finns upp till 6 USD per ton 2022 och kommer att öka till 75 USD 2030.

EU:s system för handel med utsläppsrätter prissatte ett ton CO₂ till 90 USD per ton 2022. Inflation Reduction Act ökade nyligen skattelättnader för företag som tar bort och lagrar CO₂ i USA från 50 USD per ton till 180 USD.

Men höga koldioxidpriser är långt ifrån normen någon annanstans. I Kina pendlade koldioxidpriset mellan 6 och 9 USD per ton 2021 och 2022.

DAC kan också bli lönsamt om den CO₂ som den tar bort tjänas pengar på. Men det här är riskabelt. En tillämpning av DAC är förbättrad oljeutvinning, vilket innebär att man pumpar koncentrerad CO₂ under jorden för att utvinna mer olja.

Uppskattningar tyder på att denna metod skulle kunna släppa ut 1,5 ton CO₂ för varje ton som tas bort. Även om denna strategi skulle kunna minska nettoutsläppen från konventionell oljeproduktion, skulle den ändå tillföra kol till atmosfären.

Möjlighet kan uppstå i industrier som behöver koncentrerad CO₂, som livsmedelstillverkare. CO₂-priset har stigit från 235 USD per ton i september 2021 till uppåt 1 200 USD nyligen.

Detta beror på att majoriteten av CO₂ i Storbritannien kommer från gödselindustrin, där höga naturgaspriser har orsakat förödelse. Även om den nuvarande globala efterfrågan är begränsad till cirka 250 miljoner -300 miljoner ton per år, kan DAC snart erbjuda ett mer prisvärt och klimatneutralt utbud av CO₂.

Ny teknik kan hjälpa till att göra DAC billigare. Till exempel siktar en DAC-start-up baserad i Storbritannien vid namn Mission Zero Technologies på att använda elektricitet istället för värme för att regenerera det CO₂-absorberande materialet i DAC-enheter. Detta, hävdar företaget, skulle minska energikraven för DAC fyrfaldigt.

Tyvärr är kostnadsberäkningar för DAC mycket osäkra. Detta beror delvis på att de ofta kommer från utvecklarna själva snarare än oberoende forskning. Det finns inget allmänt accepterat tillvägagångssätt för att kvantifiera de faktiska kostnaderna för DAC, men min forskargrupp arbetar med att verifiera borttagningskostnaderna som hävdas av DAC-utvecklare och prognostiserat av IEA med ett globalt nätverk av akademiker och industrimän.

Kommer DAC att bromsa den globala uppvärmningen?

The world needs to build about 30 DAC plants capable of removing more than 1 million tons of CO₂ a year every year between 2020 and 2050. With only a few such plants expected to be operational by the mid-2020s, overcoming this shortfall will be hard, especially if costs remain high and breakthrough DAC technologies are not discovered and commercialized.

I believe that DAC is still an essential tool for slowing global warming. When the predicted cost reductions are achieved, DAC will unlock the path to large-scale CO₂ removal with a much smaller land and water footprint than other removal technologies in the 2030s and beyond.

The role of DAC is not to compensate for rising emissions in the 2020s, but to close the emission gap and bring atmospheric CO₂ concentration down to limit global warming to 1.5°C during the decade and a bit approaching 2050. This is why governments and businesses should focus on ending their reliance on fossil fuels while supporting the research and development of DAC technology to drive its costs down. + Utforska vidare

How not to solve the climate change problem

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.