De flesta experter är överens om att stoppa klimatförändringen - och den globala uppvärmningen, extrema värmehändelser och starkare stormar som följer med det - kommer att kräva avlägsnande av koldioxid och andra växthusgaser från atmosfären. Men med människor som årligen pumpar ut uppskattningsvis 37 miljarder ton koldioxid, nuvarande strategier för att fånga det verkar troligtvis bli kort.

Nu, ett UCLA -forskargrupp har föreslagit en väg som kan hjälpa till att extrahera miljarder ton koldioxid från atmosfären varje år. Istället för att direkt fånga upp atmosfärisk koldioxid, tekniken skulle utvinna den från havsvatten, gör att havsvattnet kan ta upp mer. Varför? Eftersom, per volymenhet, havsvatten rymmer nästan 150 gånger mer koldioxid än luft.

Forskarna skisserar sitt koncept, dubbad enstegs kolsekvestering och lagring, eller sCS ² , i ett papper publicerat idag i tidningen ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

"För att mildra klimatförändringarna, vi måste ta bort koldioxid från atmosfären på en nivå mellan 10 och 20 miljarder ton per år, "sa seniorförfattaren Gaurav Sant, chef för UCLA Institute for Carbon Management och en Samueli -stipendiat och professor i civil- och miljöteknik och materialvetenskap och teknik vid UCLA Samueli School of Engineering. "För att uppfylla en lösning i den skalan, vi måste hämta inspiration från naturen. "

Eftersom atmosfären och haven är i jämvikt, om koldioxid skulle utvinnas ur havet, koldioxid från atmosfären kan sedan lösas upp i den. I detta scenario, havsvatten är som en svamp för koldioxid som redan har absorberat sin fulla kapacitet, och sCS ² processen syftar till att vrida ut det, så att svampen kan absorbera mer koldioxid från atmosfären.

Den föreslagna tekniken skulle innehålla en flödesreaktor - ett system som kontinuerligt matas med råvaror och ger produkter. Havsvattnet skulle flöda genom ett nät som tillåter en elektrisk laddning att passera in i vattnet, gör det alkaliskt. Detta startar en uppsättning kemiska reaktioner som slutligen kombinerar upplöst koldioxid med kalcium och magnesium som är infödda till havsvatten, producerar kalksten och magnesit genom en process som liknar hur snäckskal bildas. Havsvattnet som rinner ut skulle då tömmas på upplöst koldioxid och vara redo att ta upp mer. En samprodukt av reaktionen, förutom mineraler, är väte, som är ett rent bränsle.

Förutom den potentiella storleken på miljarder ton, tillvägagångssättet som UCLA -teamet föreslår har viktiga fördelar jämfört med nuvarande idéer för att hantera den koldioxidansamling i atmosfären.

Namnet innehåller "ettsteg" för att skilja det från andra begrepp som kräver koldioxid från atmosfären för att genomgå en flerstegs koncentrationsprocess innan den kan lagras. Och medan vissa planer föreslår lagring av fångad koldioxid i geologiska formationer, såsom utarmad naturlig olja och gasreservoarer, det finns risk för läckage som återför den koldioxiden till atmosfären. Däremot, sCS ² är tänkt att hållbart lagra koldioxid i form av fasta mineraler.

"Det som är trevligt med att förvandla koldioxid till en sten är, det går ingenstans, "sa Sant, som är medlem i California NanoSystems Institute vid UCLA.

"Hållbar, säker och permanent lagring är förutsättningen för vår lösning, "tillade första författaren Erika Callagon La Plante, en tidigare UCLA -assistentprojektforskare som för närvarande är biträdande professor vid University of Texas i Arlington.

Teamet utförde detaljerade analyser av material- och energimaterial och de kostnader som krävs för att förverkliga sitt koncept, liksom vad man ska göra med biprodukterna. Inte överraskande, med tanke på den enorma storleken på kolutmaningen, de uppskattar att det skulle ta nästan 1, 800 sCS ² växter för att immobilisera 10 miljarder ton koldioxid varje år, med en kostnad i biljoner dollar.

"Vi bör vara tydliga:Att hantera och mildra koldioxid är främst en ekonomisk utmaning, "Sant sa." Många av dagens metoder för koldioxidhantering kräver antingen mer ren energi än vi kan producera eller är överkomliga. Som sådan, vi måste skapa lösningar som är tillgängliga och som inte kommer att utarma världen. Vi har försökt att använda en lins av pragmatism för att överväga hur vi kan uppnå syntetiska ingrepp i en aldrig tidigare skådad skala, med tanke på den ändliga energi och ekonomiska resurser vi har. "

Fortfarande, forskarna tror att sCS ² , även i mindre skala, represents an advance in carbon-capture and storage that should be considered as a potential part of any overall strategy for confronting climate change.