En föreslagen metod för att minska koldioxid (CO ₂ ) nivåer i atmosfären – och att minska risken för klimatförändringar – är att fånga upp kol från luften eller förhindra att det kommer dit i första hand. Dock, forskning från Mark Z. Jacobson vid Stanford University, publiceras i Energi- och miljövetenskap , föreslår att koldioxidavskiljningstekniker kan orsaka mer skada än nytta.

"Alla möjliga scenarier har utvecklats under antagandet att kolavskiljning faktiskt minskar avsevärda mängder kol. Men, denna forskning finner att den endast minskar en liten del av koldioxidutsläppen, och det ökar vanligtvis luftföroreningar, sa Jacobson, som är professor i byggnads- och miljöteknik. "Även om du har 100 procent fångst från fångstutrustningen, det är fortfarande värre, ur ett socialt kostnadsperspektiv, än att ersätta en kol- eller gasanläggning med en vindkraftspark eftersom kolavskiljning aldrig minskar luftföroreningarna och alltid har en kostnad för fångstutrustning. Vind som ersätter fossila bränslen minskar alltid luftföroreningarna och kostar aldrig fångstutrustning."

Jacobson, som också är senior fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment, undersökt offentliga data från ett elkraftverk med kol med kolavskiljning och en anläggning som tar bort kol från luften direkt. I båda fallen, elen för att driva kolavskiljningen kom från naturgas. Han beräknade netto CO ₂ minskning och totalkostnad för kolavskiljningsprocessen i varje enskilt fall, redogöra för den elektricitet som behövs för att driva utrustningen för avskiljning av koldioxid, förbränning och uppströmsutsläpp till följd av denna elektricitet, och, i fråga om kolverket, dess utsläpp uppströms. (Uppströmsutsläpp är utsläpp, inklusive från läckor och förbränning, från gruvdrift och transport av ett bränsle som kol eller naturgas.)

Gemensamma uppskattningar av teknik för koldioxidavskiljning-som bara tittar på kol som fångas från energiproduktion vid en fossilbränsleverk i sig och inte uppströms utsläpp-säger att koldioxidavskiljning kan avhjälpa 85-90 procent av koldioxidutsläppen. När Jacobson väl hade beräknat alla utsläpp i samband med dessa växter som kan bidra till den globala uppvärmningen, han omvandlade dem till motsvarande mängd koldioxid för att jämföra sina uppgifter med standarduppskattningen. Han fann att utrustningen i båda fallen fångade upp motsvarande endast 10-11 procent av de utsläpp de producerade, i genomsnitt över 20 år.

Denna forskning tittade också på de sociala kostnaderna för koldioxidavskiljning - inklusive luftföroreningar, potentiella hälsoproblem, ekonomiska kostnader och övergripande bidrag till klimatförändringarna - och drog slutsatsen att de alltid liknar eller är högre än att driva en fossilanläggning utan koldioxidupptagning och högre än att inte fånga kol från luften alls. Även när fångstutrustningen drivs av förnybar el, Jacobson drog slutsatsen att det alltid är bättre att använda den förnybara elen istället för att ersätta kol- eller naturgaselektricitet eller att inte göra någonting, ur ett samhällskostnadsperspektiv.

Med tanke på denna analys, Jacobson hävdade att den bästa lösningen är att istället fokusera på förnybara alternativ, som vind eller sol, ersätta fossila bränslen.

Effektivitet och uppströmsutsläpp

Denna forskning är baserad på data från två verkliga kolavskiljningsanläggningar, som båda går på naturgas. Den första är en kolanläggning med utrustning för avskiljning av koldioxid. Den andra anläggningen är inte kopplad till någon energiproducerande motsvarighet. Istället, den tar upp befintlig koldioxid från luften med hjälp av en kemisk process.

Jacobson undersökte flera scenarier för att fastställa den faktiska och möjliga effektiviteten hos dessa två typer av växter, inklusive vad som skulle hända om koldioxidavskiljningsteknologierna drivs med förnybar el snarare än naturgas, och om samma mängd förnybar el som krävs för att driva utrustningen istället användes för att ersätta kolkraftselen.

Medan standarduppskattningen för effektiviteten av koldioxidavskiljningsteknik är 85-90 procent, ingen av dessa växter uppfyllde den förväntningen. Även utan att ta hänsyn till uppströmsutsläpp, utrustningen förknippad med kolverket var bara 55,4 procent effektiv under 6 månader, i genomsnitt. Med uppströmsutsläppen inkluderade, Jacobson upptäckte att i genomsnitt över 20 år, utrustningen fångade bara 10-11 procent av de totala koldioxidekvivalenten som den och kolanläggningen bidrog med. Luftinfångningsanläggningen var också bara 10-11 procent effektiv, i genomsnitt över 20 år, När Jacobson tog hänsyn till dess uppströmsutsläpp och de outfångade och uppströmsutsläpp som kom från att driva anläggningen på naturgas.

På grund av det höga energibehovet för utrustning för avskiljning av koldioxid, Jacobson drog slutsatsen att den sociala kostnaden för kol med kolavskiljning som drivs av naturgas var cirka 24 procent högre, över 20 år, än kolet utan kolavskiljning. Om naturgasen vid samma anläggning ersattes med vindkraft, den sociala kostnaden skulle fortfarande överstiga den för att inte göra någonting. Först när vinden ersatte kolet sjönk sociala kostnader.

För båda typerna av växter tyder detta på att, även om kolfångstutrustning kan fånga upp 100 procent av kolet är det utformat för att kompensera, kostnaden för tillverkning och drift av utrustningen plus kostnaden för luftföroreningar som den fortsätter att tillåta eller ökar gör det mindre effektivt än att använda samma resurser för att skapa förnybara energianläggningar som ersätter kol eller gas direkt.

"Inte bara fungerar kolavskiljning knappast vid befintliga anläggningar, men det finns inget sätt att det faktiskt kan bli bättre än att ersätta kol eller gas med vind eller sol direkt, sade Jacobson. Det senare kommer alltid att vara bättre, oavsett vad, när det gäller sociala kostnader. Man kan inte bara ignorera hälsokostnader eller klimatkostnader. "

Denna studie övervägde inte vad som händer med koldioxid efter att den har fångats men Jacobson föreslår att de flesta tillämpningar idag, som är för industriellt bruk, resultera i ytterligare läckage av koldioxid tillbaka till luften.

Fokus på förnybar energi

Folk föreslår att kolavskiljning kan vara användbar i framtiden, även efter att vi har slutat förbränna fossila bränslen, att sänka atmosfärens kolnivåer. Även om man antar att dessa tekniker körs på förnybara energikällor, Jacobson hävdar att den smartare investeringen är i alternativ som för närvarande är bortkopplade från fossilbränsleindustrin, såsom återplantering av skog — en naturlig version av luftfångst — och andra former av klimatförändringslösningar fokuserade på att eliminera andra källor till utsläpp och föroreningar. Dessa inkluderar att minska förbränningen av biomassa, och minska halogen, utsläpp av lustgas och metan.

"Det är mycket beroende av kolavskiljning i teoretisk modellering, och genom att fokusera på det som en möjlighet, som leder bort resurser från verkliga lösningar, "sa Jacobson." Det ger människor hopp om att du kan hålla fossila kraftverk vid liv. Det fördröjer åtgärder. Faktiskt, kolavskiljning och direkt luftavskiljning är alltid alternativkostnader."