Angesichts der anhaltenden Klimakatastrophe und der Verpflichtung der Nationen, bis 2050 die Netto-Null-Ziele zu erreichen, besteht ein erhöhter Bedarf, die Treibhausgasemissionen mit allen möglichen Mitteln erheblich zu reduzieren. Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) oder Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -sequestrierung (CCUS) sind in der enthalten Minderungspfade vom Weltklimarat festgelegt.
Trotzdem wurden Technologien zur Kohlenstoffabscheidung als gekennzeichnet Ablenkung von der Förderung erneuerbarer Energien und als Verlängerung der Lebensdauer der Öl- und Gasindustrie. Aber CCUS ist eine Technologie, die wir nicht ignorieren können.
CCUS sind Technologien, die Kohlendioxid aus verschiedenen Strömen, einschließlich Verbrennungsschornsteinen, industriellen Prozessen und Luft, konzentrieren und das Kohlendioxid entweder nutzen oder speichern. Ich forsche an der technischen Entwicklung der CO2-Abscheidung und habe zuvor die Innovation rund um CCUS begleitet Kohlenstoffmanagement Kanadaund haben diese Technologien verstanden.
Der Klimanotstand ist ein komplexes Problem
Minderung – Wege zu finden, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimanotstands zu vermeiden – ist ein äußerst komplexes Problem. Das Problem selbst ist facettenreich, wertgeladen und mit Unsicherheit behaftet. Es gibt keine Wunderwaffe.
Komplexitätswissenschaft – ein Forschungsansatz, der die Vernetzung dynamischer Systeme untersucht – sagt uns, dass wir zur Bewältigung komplexer Probleme nichtlineares Denken anwenden (Verbindungen aus mehreren Konzepten ziehen) und anpassungsfähig sein und lernen müssen. Angesichts der dringend notwendigen Dekarbonisierung brauchen wir erneuerbare Energiequellen, um fossile Brennstoffe zur Stromerzeugung zu ersetzen. Dies wird jedoch einige Zeit in Anspruch nehmen, und genau hier, während dieser Übergangszeit, kann CCUS eine dringend benötigte technische Lösung bereitstellen.
Wir brauchen auch CCUS, um Schwerindustrien wie Zement und Stahl zu dekarbonisieren, die dafür verantwortlich sind etwa 10 % der Treibhausgasemissionen in Kanada. Die Nutzung erneuerbarer Energien hat keine großen Auswirkungen auf ihre Emissionen, da Kohlendioxid aus dem im Prozess verwendeten Material und nicht durch Verbrennung freigesetzt wird. CCUS-Technologien können ein starker Teil des Arsenals sein, um die Dekarbonisierung von Industrien zu beschleunigen.
Zeit zählt im Rennen um die Dekarbonisierung. Glücklicherweise sind CCUS-Technologien keine Kuriosität oder Experimente mehr, sondern bereit oder fast bereit, ausgenutzt zu werden.
Kanada hat erfolgreich demonstriert CCS am Grenzdamm, ein Kohlekraftwerk in der Nähe von Estevan, Sask. Die Technologie basiert auf einer Flüssigkeit, die Kohlendioxid aus Emissionen absorbiert und die anderen Gase durchlässt und dann reines Kohlendioxid in einen anderen Strom freisetzt, wodurch es aufgefangen und gespeichert werden kann.
In den vergangenen sieben Jahren hat dieses Demonstrationsprojekt – das weltweit erste – viele Informationen über die Abscheidung von Kohlendioxid aus einem Kohlekraftwerk geliefert und ist zu einem Maßstab für Technologieentwickler geworden. Forscher wie ich haben herausgefunden, dass ein flüssiges Sorptionsmittel (die Substanz, die die Kohlendioxidmoleküle absorbiert) benötigt wird große Mengen an Energie zur Regeneration (im Vergleich zu festen Sorbentien) und baut sich mit der Zeit ab, wobei giftige Chemikalien freigesetzt werden.
Durch das Erkennen von Herausforderungen wie diesen – und das Vorschlagen von Lösungen – entwickeln sich technologische Durchbrüche. Dieses Projekt zeigte auch, wie Kohlendioxid sein kann sicher in geologischen Formationen gelagert werden und wie Technologie zur Überwachung dieser Eindämmung eingesetzt werden kann.
Innovationen fördern
Den kleinen CCUS-Schritten, die vor fast einem Jahrzehnt unternommen wurden, folgt nun eine Flut innovativer Technologien, deren kommerzieller Einsatz in Monaten oder in einigen Jahren gemessen werden kann.
Zum Beispiel, Swante entwickelt eine Kohlenstoffabscheidungstechnologie, die strukturiertes festes Sorptionsmittel verwendet, um Kohlendioxid zu binden. Das feste Sorptionsmittel wird in eine rotierende Säule gegeben, die verdünntes Kohlendioxid aus Rauchgas auffängt und konzentriertes Kohlendioxid freisetzt, wenn es Dampf ausgesetzt wird. Svante skaliert derzeit seinen Betrieb und arbeitet mit schwer zu reduzierenden Industrieemissionen – beispielsweise in der Zement- und Stahlindustrie.
Als Industrielunge vermarktet, CO₂-Lösungen Inc. entwickelt außerdem eine Kohlenstoffabscheidungstechnologie unter Verwendung eines natürlich vorkommenden Enzyms, um Kohlendioxid aus Abgasströmen abzuscheiden und einen reinen Kohlendioxidstrom als chemisches Ausgangsmaterial für Baumaterialien und Brennstoffe bereitzustellen.
Dies sind nur einige von vielen Beispiele für CCUS-Innovationen von Startups und kleinen bis mittleren Unternehmen auf der ganzen Welt entwickelt und kommerzialisiert. Die Wahrnehmung von CCUS-Technologien ist jedoch weiterhin so, wie sie es sind riskant und zu teuer.
Wir brauchen Engagement und Willen
Das Kosten der CO2-Abscheidung spiegelt die Kapitalkosten für den Bau des Systems, die Konzentration des eintretenden Kohlendioxidstroms und die Bereitstellung der zur Reinigung des Kohlendioxidstroms erforderlichen Energie wider. Mit der Weiterentwicklung der Technologien und der Einführung weiterer Versionen werden die Kosten für die Kohlendioxidabscheidung und -umwandlung sinken.
Sie bleiben jedoch auch bei den besten Szenarien kostspielig. Wenn wir Kohlendioxid aufwerten wollen, sagt uns die Thermodynamik, dass es unweigerlich Energie erfordert – und Energie hat ihren Preis.
Genauso wie wir als Gesellschaft akzeptiert haben, für den ordnungsgemäßen Umgang mit unseren festen Abfällen zu zahlen, muss die Industrie akzeptieren, für den ordnungsgemäßen Umgang mit ihren Kohlendioxidemissionen zu zahlen. Es ist klar, dass wir nicht länger erwarten können, den globalen Temperaturanstieg auf 1,5 °C zu begrenzen, ohne erheblichen finanziellen und politischen Willen zu investieren.
Kritiker mögen sagen, dass wir mit spielen unbewiesene Technologien, aber viele dieser Technologien sind alles andere als unbewiesen. Ja, viele werden durch ihr Scale-up herausgefordert, aber das ist typisch für jede neue Technologie in jeder Branche. Wir sollten CCUS nicht mit einem großen Pinselstrich malen, sondern diese Technologien mit Granularität und im Kontext verstehen.
Es gibt viele industrielle Emissionen, wie z. B. Kalköfen in der Zement-, Zellstoff- und Papierindustrie, die eine Kohlendioxidabscheidung aus ihren Prozessen erfordern. So wie wir alternative Brennstoffquellen für Transport, Heizung und andere in Betracht ziehen müssen, müssen wir Industrieemissionen in verschiedenen Sektoren im Kontext betrachten.
Demonstrationsprojekte ermöglichen es uns, kontinuierlich zu lernen, wie sich Technologien verbessern, wie die sozialen Systeme auf Veränderungen reagieren und sich an diese anpassen und wie man Richtlinien ändern kann. An diesem Punkt können wir uns nicht mehr den Luxus leisten, die beste Lösung für ein so komplexes Problem wie den Klimanotstand zu finden.
Stattdessen müssen wir einige Technologien nach bestem Wissen und Gewissen einsetzen, aus den Fällen lernen und unser Verständnis und unsere Technologien verbessern. Wir müssen einige sorgfältig ausgewählte CCUS-Technologien annehmen und versuchen, Emissionen schnell zu reduzieren, während wir sie weiter entwickeln und verbessern und weiterhin erneuerbare Energiequellen einsetzen.
Kanada hat durch Forschung und Innovation zu CCUS beigetragen und einige erfolgreiche CCUS-Projekte demonstriert. Mit unserem Engagement für Setzen Sie einen Preis auf Kohlenstoff, haben wir eine größere Chance, CCUS-Technologien erfolgreich einzusetzen, um unsere Aktivitäten zu dekarbonisieren. Wir sind jetzt in die All-Hands-on-Deck-Phase eingetreten, um die verheerenden Auswirkungen des Klimanotstands schnell abzumildern. Lassen Sie uns die Erzählung auf CCUS verschieben und die CO2-Emissionen mit allen verfügbaren Werkzeugen reduzieren.
Von Naoko Ellis, ursprünglich veröffentlicht in Der Strahl.
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