La settimana scorsa, i media hanno riferito che l'anidride carbonica atmosferica è ai massimi livelli da oltre 4 milioni di anni. L'anidride carbonica nell'atmosfera è uno dei principali motori del riscaldamento globale. Il calo dei gas serra associato alla riduzione dei viaggi durante la pandemia è stato un fugace colpo di scena nella più ampia tendenza del cambiamento climatico antropogenico, il cambiamento climatico guidato dalle attività umane. Uno dei motivi è che alcuni settori, che ha continuato a emettere gas serra.

Una tecnologia chiamata "cattura diretta dell'aria" può letteralmente aspirare l'anidride carbonica dall'aria. Mihri Ozkan, un professore di ingegneria elettrica e informatica alla UC Riverside, ha recentemente pubblicato un commento sulla cattura aerea diretta. È l'organizzatrice principale del simposio EN13 -Climate Change and Mitigation Technologies Symposium che si concentrerà sulle tecnologie di cattura diretta dell'aria nel prossimo autunno. Qui, Il professor Ozkan risponde ad alcune domande sulla fattibilità della cattura diretta dell'aria.

D:Perché l'anidride carbonica industriale, o CO ₂ , difficile da eliminare?

R:Secondo l'Osservatorio di Mauna Loa alle Hawaii, CO . atmosferica ₂ i livelli odierni sono aumentati a una media di quasi 420 parti per milione. Questo è il 50% in più rispetto a prima della rivoluzione industriale, quando i livelli erano a 280 ppm. Sfortunatamente, quasi 1,9 miliardi di tonnellate di CO . industriale ₂ emissioni ogni anno non possono essere evitate utilizzando tecnologie di produzione più fattibili. Processi industriali con CO . significativa ₂ emissioni difficili da evitare sono la produzione di cemento, lavorazione del gas naturale, la produzione del ferro, acciaio, ammoniaca/urea e biocarburanti, e vari processi petrolchimici che producono sostanze chimiche, plastica, e fibre.

D:Hai recentemente pubblicato sulla fattibilità della cattura diretta dell'aria dell'anidride carbonica per rimuoverla dall'atmosfera. Puoi riassumere come funzionano queste tecnologie?

A:Cattura diretta dell'aria, o DAC, di CO ₂ può aiutare ad affrontare le emissioni difficili da evitare come quelle che ho menzionato sopra. In parole povere, DAC utilizza assorbenti liquidi o solidi per catturare la CO ₂ direttamente dall'atmosfera. L'aria entra prima dagli ingressi e passa attraverso i contattori, dove CO ₂ viene catturato. Dopo, CO . catturata ₂ viene rilasciato per l'archiviazione permanente o il riutilizzo in diverse applicazioni industriali.

D:Quali sono i potenziali costi ambientali e finanziari, così come i vantaggi della cattura diretta dell'aria?

R:I costi di capitale per le apparecchiature ei costi di commercializzazione sono le considerazioni principali per gli impianti DAC. Per i sistemi liquidi a base solvente, la maggior parte delle spese in conto capitale sono array di contattori per la separazione dei gas, calcinatore a ossitaglio, un tipo di forno utilizzato per rimuovere la CO ₂ da materiali solidi—slaker, caustico, chiarificatori e unità di condensazione. Per il sistema a base di assorbenti solidi, circa l'80% del capitale è associato a materiali porosi funzionalizzati con azoto, e il rimanente è associato al calcinatore ossi-cotto, pompa a vuoto, e scambiatore di calore.

I sistemi a base di solventi liquidi costano leggermente di più rispetto ai sistemi a base di assorbenti solidi. Ciò è dovuto principalmente all'elevata richiesta di energia quando l'assorbente o il solvente vengono riscaldati per rimuovere la CO ₂ e pronto per il riutilizzo, insieme all'elettricità necessaria per far funzionare i ventilatori.

Il consumo di terra e acqua sono ulteriori considerazioni per DAC. Per una moderna tecnologia DAC a solvente liquido per catturare 1 tonnellata di CO ₂ , il sistema utilizza quasi 1-7 tonnellate di acqua. Inoltre, un moderno impianto DAC alimentato geotermicamente e con una capacità di cattura di 1 tonnellata all'anno richiede un'area di terra compresa tra 0,2-0,6 chilometri quadrati (o circa 0,1-0,4 miglia quadrate). Sebbene DAC non richieda terreni coltivabili, la dimensione del terreno richiesta può variare in base al tipo di sistema di alimentazione energetico utilizzato nelle operazioni.

D:La cattura diretta dell'aria è una buona opzione per decarbonizzare rapidamente l'industria?

R:In questo momento, con lo stato attuale della tecnologia DAC, può aiutare a compensare le emissioni di settori difficili da decarbonizzare. Per raggiungere gli obiettivi globali:rimozione di 1, 000 gigatonnellate di CO ₂ entro il 2100, utilizzando il solo DAC, quasi 13, 000 impianti DAC con 1 tonnellata CO ₂ capacità per anno sono necessarie oggi. Avremmo bisogno di un investimento di capitale di quasi $ 1,7 trilioni a livello globale. Per tale motivo, altre tecnologie per le emissioni negative devono essere considerate laddove sono più convenienti ed efficaci.

D:Quali sono alcune azioni che i governi e le industrie dovrebbero intraprendere per ridurre le emissioni di gas serra?

R:Investitore privato, governo, e gli investimenti aziendali possono aiutare a coprire l'elevato costo di capitale dei progetti DAC e possono anche aiutare ad aumentare la capacità di cattura esistente degli impianti. Ora, ci sono nuove iniziative da tutto il mondo da parte dei governi. Negli Stati Uniti., il programma di credito d'imposta 45Q incoraggia le aziende a diventare verdi. Per prevenire le crisi climatiche, dobbiamo decarbonizzare tutti i settori. I governi di tutto il mondo devono portare politiche per andare in questa direzione, soprattutto quelli che sono altamente industrializzati.

D:La tua ricerca cerca di sviluppare fonti e fonti di energia sostenibili, spesso utilizzando materiali riciclati o innocui, come sabbia, funghi, e bottiglie di plastica. A cosa stai lavorando adesso?

R:La mia ricerca si concentra sull'elettrificazione dei trasporti; quindi ci concentriamo sullo sviluppo di idee rivoluzionarie nella realizzazione di batterie agli ioni di litio. Si prevede che il numero totale di veicoli elettrici nel 2030 sarà quasi 10 volte superiore a quello attuale. È iniziata una "Battery Rush"! Il nostro gruppo di ricerca studia i modi per rendere le batterie agli ioni di litio più sostenibili utilizzando materiali naturali, fonti rinnovabili e materiali di scarto come plastica e vetro. Ci concentriamo anche su nuove batterie a stato solido e non convenzionali.